EA038571B1 - Method for producing petroleum-coal tar pitch binder - Google Patents

Method for producing petroleum-coal tar pitch binder Download PDF

Info

Publication number
EA038571B1
EA038571B1 EA202092972A EA202092972A EA038571B1 EA 038571 B1 EA038571 B1 EA 038571B1 EA 202092972 A EA202092972 A EA 202092972A EA 202092972 A EA202092972 A EA 202092972A EA 038571 B1 EA038571 B1 EA 038571B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
pitch
coal
coal tar
temperature
oil
Prior art date
Application number
EA202092972A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA202092972A1 (en
Inventor
Виталий Валерьевич ПИНГИН
Владимир Константинович ФРИЗОРГЕР
Елена Николаевна МАРАКУШИНА
Максим Евгеньевич КАЗАНЦЕВ
Николай Николаевич ГУРЬЕВ
Денис Геннадьевич ЛАЗАРЕВ
Александр Владимирович НИКИТЕНКО
Евгений Иосифович АНДРЕЙКОВ
Юлия Александровна ДИКОВИНКИНА
Анатолий Григорьевич ЦАУР
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Publication of EA202092972A1 publication Critical patent/EA202092972A1/en
Publication of EA038571B1 publication Critical patent/EA038571B1/en

Links

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Working-Up Tar And Pitch (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

A method comprises mixing coal tar and a product of oil refining in a pre-determined ratio; thermally treating the mixture produced in the liquid phase while separating distillate fractions from undistillable distillation residue in the form of a low-temperature pitch; and oxidizing the undistillable distillation residue with air, thereby producing a petroleum-coal tar pitch binder. The mass ratio of coal tar to the product of oil refining at the mixing step ranges from 49:51 to 25:75 wt.%; the thermal treatment of the mixture produced is conducted until a distillation residue with a softening temperature of 35°C or above is obtained. The resulting petroleum-coal tar pitch binder is used for making anode paste for aluminium electrolysis cells, items and materials for the metallurgical industry and electrode manufacturing. The method makes it possible to expand a raw material range for the production of pitch binders for electrodes with a reduced benzo[a]pyrene content.

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения и подготовки электродного пека, предназначенного для производства анодной массы, угольной и графитированной продукции, конструкционных углеграфитовых материалов, и может найти применение в коксохимической, нефтеперерабатывающей, электродной промышленности.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to methods of producing and preparing electrode pitch intended for the production of anode mass, coal and graphite products, structural carbon-graphite materials, and can be used in the coke-chemical, oil refining, electrode industries.

Уровень техникиState of the art

Основным видом связующего для производства анодной массы является каменноугольный пек неперегоняемый остаток дистилляции каменноугольной смолы.The main type of binder for the production of the anode mass is coal tar pitch, the non-distillable residue of the distillation of coal tar.

Наибольшее распространение в промышленности для получения анодной массы получил каменноугольный электродный пек марки В по ГОСТ 10200-83, показатели качества которого приведены в табл. 1.The most widespread in industry for the production of anode mass was obtained by grade B coal electrode pitch according to GOST 10200-83, the quality indicators of which are given in table. 1.

Таблица 1Table 1

Наименование показателя Indicator name Электродный пек марки В по ГОСТ 10200-83 Electrode pitch, grade B in accordance with GOST 10200-83 1. Температура размягчения по КиС (по Меттлеру), °C 1. Softening temperature according to KiS (according to Mettler), ° C 85-90 85-90 2. Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле (ос-фракция),% 2. Mass fraction of substances insoluble in toluene (os-fraction),% не менее 31 not less than 31 3. Массовая доля веществ, нерастворимых в хинолине (ос 1-фракция), % 3. Mass fraction of substances insoluble in quinoline (os 1-fraction),% не более 12 no more than 12 4. Выход летучих веществ, % 4. The output of volatile substances,% 53-57 53-57 5. Коксовый остаток, % 5. Coke residue,% - - 6. Массовая доля бенз [а] пирена, % 6. Mass fraction of benzo [a] pyrene,% - -

Каменноугольный пек является побочным продуктом процесса получения металлургического кокса из углей, масштабы его производства снижаются при росте потребности в связующем пеке со стороны электродной промышленности и производства алюминия электролитическим способом, в частности.Coal tar pitch is a by-product of the process of obtaining metallurgical coke from coal; the scale of its production decreases with an increase in the need for a binder pitch from the electrode industry and the production of aluminum by the electrolytic method, in particular.

Нефтяные пеки, которые получают переработкой различных нефтяных остатков, могут в ограниченном объеме использоваться при производстве электродной продукции, в основном в виде пропиточных и низкотемпературных пеков. Известен способ получения нефтяного пека вакуумной дистилляцией смолы термического крекинга нефтепродуктов (патент RU 2288251, 26.11.2002). Получаемый пек имеет температуру размягчения 133°C, вязкость 11818 мПа-с при 180°C, коксовый остаток 53,7%. Высокая вязкость и температура размягчения не позволяют применять нефтяной пек в качестве связующего для производства анодной массы и анодов алюминиевых электролизеров.Petroleum pitches, which are obtained by processing various petroleum residues, can be used to a limited extent in the manufacture of electrode products, mainly in the form of impregnating and low-temperature pitches. A known method of producing petroleum pitch by vacuum distillation of resin from thermal cracking of petroleum products (patent RU 2288251, 26.11.2002). The resulting pitch has a softening point of 133 ° C, a viscosity of 11818 mPa-s at 180 ° C, and a coke residue of 53.7%. High viscosity and softening temperature do not allow the use of petroleum pitch as a binder for the production of anode mass and anodes of aluminum electrolyzers.

Известны способы получения нефтяных пеков различными методами термической обработки тяжелой смолы пиролиза или ее фракций (патенты RU 2645524, 21.06.2017; RU 2659262, 14.09.2017; RU 2663148, 14.09.2017; RU 2647735, 01.06.2017; RU 94028240, 27.07.1994). Получаемые пеки, в зависимости от применяемой технологии, имеют широкий диапазон температур размягчения от 70 до 155°C при отсутствии в составе пека α 1-фракции (веществ, нерастворимых в хинолине) и низком содержании αфракции (веществ, нерастворимых в толуоле) 10-18%. Низкое содержание α-фракции и отсутствие α1фракции, а также низкий выход коксового остатка не позволяют применять нефтяной пек в качестве связующего для производства анодной массы и анодов алюминиевых электролизеров.Known methods for producing petroleum pitches by various methods of heat treatment of heavy pyrolysis resin or its fractions (patents RU 2645524, 06/21/2017; RU 2659262, 09/14/2017; RU 2663148, 09/14/2017; RU 2647735, 06/01/2017; RU 94028240, 27.07. 1994). The resulting pitches, depending on the technology used, have a wide range of softening temperatures from 70 to 155 ° C in the absence of α 1-fraction (substances insoluble in quinoline) in the pitch and a low content of α-fraction (substances insoluble in toluene) 10-18 %. The low content of the α-fraction and the absence of the α1 fraction, as well as the low yield of coke residue, do not allow the use of petroleum pitch as a binder for the production of anode mass and anodes of aluminum electrolyzers.

Известен способ получения нефтяного пека совместной термической переработкой нефтепродуктов термического крекинга и тяжелой смолы пиролиза (заявка RU 95100115, 05.01.1995). Получаемые нефтяные пеки имеют низкое содержание α 1-фракции до 1,8% и повышенный выход летучих веществ 6270%, что не позволяет использовать такой пек взамен каменноугольного пека марки В по ГОСТ 10200 с требуемыми качественными характеристиками, указанными в табл. 1.A known method of producing petroleum pitch by joint thermal processing of thermal cracked petroleum products and heavy pyrolysis resin (application RU 95100115, 01/05/1995). The resulting oil pitches have a low content of α 1-fraction up to 1.8% and an increased yield of volatile substances of 6270%, which does not allow the use of such pitch instead of grade B coal tar pitch according to GOST 10200 with the required quality characteristics indicated in table. 1.

Имеются данные, свидетельствующие, что нефтяной пек можно применять в качестве связующего электродного пека, предварительно смешав его в определенной пропорции с каменноугольным пеком. Например, в патенте US 5746906A, 08.10.1995, предложен способ получения гибридного нефтекаменноугольного пека с температурой размягчения в интервале 107-114°C и пониженным содержанием полиароматических углеводородов (ПАУ) путем смешения каменноугольного пека с повышенной температурой размягчения и нефтяного пека с пониженной температурой размягчения в соотношении 60:40. Получаемый смешанный связующий пек имеет температуру размягчения 110-112°C, содержание а1-фракции 10-12%, что делает его пригодным для изготовления анодной массы алюминиевых электролизеров Содерберга и для предварительно обожженных анодов. Описанный способ получения связующего нефтекаменноугольного пека применим в случае доступности промышленных объемов нефтяного пека на рынке.There is evidence that petroleum pitch can be used as a binder electrode pitch, having previously mixed it in a certain proportion with coal tar pitch. For example, in US patent 5746906A, 08.10.1995, a method is proposed for producing a hybrid petroleum-coal pitch with a softening point in the range of 107-114 ° C and a reduced content of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by mixing coal tar pitch with an increased softening point and petroleum pitch with a reduced softening point in a ratio of 60:40. The resulting mixed binder pitch has a softening temperature of 110-112 ° C, the content of a1-fraction is 10-12%, which makes it suitable for the manufacture of anode mass of aluminum Soderberg electrolyzers and for prebaked anodes. The described method of producing a binder for petroleum-coal tar pitch is applicable if industrial volumes of petroleum pitch are available on the market.

По другому известному способу (патент RU 2080418, 27.05.1997) предложено в производстве анодной массы в качестве углеродсодержащего связующего использовать гомогенную смесь, полученную путем смешивания каменноугольного пека с нефтяным пеком при соотношении 19:1-2:1. Смешивание каменноугольного пека с нефтяным выполняют перекачиванием смеси из нижней зоны емкости в верхнюю зону из расчета 1-3-кратного обмена общим потоком в турбулентном режиме.According to another known method (patent RU 2080418, 05/27/1997) it is proposed to use a homogeneous mixture as a carbon-containing binder in the production of anode mass, obtained by mixing coal tar pitch with petroleum pitch at a ratio of 19: 1-2: 1. Mixing of coal tar pitch with petroleum is carried out by pumping the mixture from the lower zone of the vessel to the upper zone at the rate of 1-3 times exchange of the total flow in a turbulent mode.

Недостатком способов получения нефтекаменноугольного пека, использующих смешение нефтяно- 1 038571 го и каменноугольного, является необходимость наличия промышленного производства нефтяного пека.The disadvantage of methods for producing petroleum-coal tar pitch, using a mixture of petroleum-1038571 and coal tar, is the need for industrial production of petroleum pitch.

Кроме того, проведение стадии смешения каменноугольного и нефтяного пеков требует капитальных и энергетических затрат, связанных с созданием установки, включающей обогреваемые емкости для пеков и аппаратуру для перемешивания.In addition, carrying out the stage of mixing coal and petroleum pitches requires capital and energy costs associated with the creation of an installation including heated tanks for pitches and equipment for mixing.

Известен способ получения нефтекаменноугольного пека дистилляцией смолы с последующим окислением (патент RU 2569355, 06.06.2014), в котором в качестве смолы используют продукт совместного коксования смеси каменноугольной шихты с нефтяным полукоксом с выходом летучих веществ от 14 до 25% при содержании нефтяного полукокса в коксуемой смеси 10-50 мас.%. Способ позволяет расширить сырьевую базу для получения нефтекаменноугольного пека, упростить способ его получения.There is a known method of producing petroleum-coal tar pitch by distillation of resin followed by oxidation (patent RU 2569355, 06.06.2014), in which the resin is used as a product of joint coking of a mixture of coal charge with petroleum semi-coke with a volatile matter yield of 14 to 25% with a content of petroleum semi-coke in coking mixtures of 10-50 wt.%. The method allows to expand the raw material base for the production of oil-coal tar pitch, to simplify the method of its production.

Известны способы совместной переработки каменноугольной смолы или каменноугольного пека с тяжелыми нефтяными остатками. Например, в патенте RU 2517502, 06.12.2012, проводится обработка в поле гидроударно-кавитационных импульсов и при подаче воздуха. Получаемый связующий нефтекаменноугольный пек характеризуется пониженным содержанием бенз[а]пирена до 5,2 мг/г пека и коксовым остатком 49,9% при соотношении исходного сырья 50:50.Known methods of joint processing of coal tar or coal tar pitch with heavy oil residues. For example, in patent RU 2517502, 06.12.2012, processing is carried out in the field of hydropercussion-cavitation impulses and when air is supplied. The resulting binder petroleum-coal pitch is characterized by a reduced content of benzo [a] pyrene to 5.2 mg / g of pitch and coke residue of 49.9% at a feedstock ratio of 50:50.

В патенте RU 2013416, 19.07.1992, в каменноугольную смолу перед дистилляцией добавляют 1035% дистиллятных крекинг-остатков или пиролизной смолы. Получаемый пек имеет температуру размягчения до 81°C, содержание α-фракции до 25% и содержание бенз[а]пирена 1,3-1,8%.In the patent RU 2013416, 07.19.1992, 1035% of distillate cracking residues or pyrolysis resin is added to the coal tar before distillation. The resulting pitch has a softening point of up to 81 ° C, an α-fraction content of up to 25% and a benzo [a] pyrene content of 1.3-1.8%.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения связующего для изготовления углеродных материалов (патент RU 2582411, 24.11.2014). Согласно известному изобретению связующее получают термической обработкой смеси каменноугольной смолы и жидкого продукта нефтепереработки в соотношении от 85:15 до 50:50 мас.% при 410-430°C с последующим окислением воздухом неперегоняемого остатка дистилляции при 325-360°C и при подаче воздуха из расчета 20-70 дм3/кг пека. Недостатком известного способа является ограничение доли жидкого нефтепродукта в смеси до 50 мас.%. Данное ограничение вызвано тем, что при повышении доли жидкого продукта нефтепереработки в смеси более 50 мас.% получаемый связующий пек имеет низкие значения веществ, нерастворимых в толуоле и хинолине (α- и а1-фракции), что не позволяет использовать такой пек при изготовлении анодных масс и углеродных изделий. Кроме того, данный способ не позволяет получить электродный пек, удовлетворяющий требованиям по показателю массовая доля веществ, нерастворимых в хинолине (а1-фракция), не более 12%, при использовании в качестве компонента сырья каменноугольной смолы с высоким содержанием а1-фракции.The closest to the proposed invention in terms of the technical essence and the achieved result is a method for producing a binder for the manufacture of carbon materials (patent RU 2582411, 11.24.2014). According to the known invention, the binder is obtained by thermal treatment of a mixture of coal tar and liquid refined product in a ratio of 85:15 to 50:50 wt.% At 410-430 ° C, followed by oxidation of the non-distillable distillation residue with air at 325-360 ° C and with air supply at the rate of 20-70 dm 3 / kg pitch. The disadvantage of this method is the limitation of the proportion of liquid oil in the mixture to 50 wt.%. This limitation is due to the fact that with an increase in the proportion of liquid refined product in the mixture of more than 50 wt%, the resulting binder pitch has low values of substances insoluble in toluene and quinoline (α- and a 1 -fractions), which does not allow the use of such pitch in the manufacture of anode masses and carbon products. In addition, this method does not allow to obtain electrode pitch that meets the requirements for the mass fraction of substances insoluble in quinoline (a1-fraction), not more than 12%, when using as a raw material coal tar with a high content of a1-fraction.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей заявленного изобретения является получение нефтекаменноугольного связующего пека с пониженным содержанием бенз[а]пирена и увеличенной долей нефтепродуктов, как более дешевого и доступного сырья при сохранении прочих качественных показателей на уровне, позволяющем использовать нефтекаменноугольный связующий пек для изготовления анодных масс, угольных и графитированных электродов, конструкционных углеродных материалов.The objective of the claimed invention is to obtain a petroleum-coal binder pitch with a reduced content of benzo [a] pyrene and an increased share of petroleum products, as a cheaper and more affordable raw material, while maintaining other quality indicators at a level that allows the use of a petroleum-coal binder pitch for the manufacture of anode masses, coal and graphite electrodes, structural carbon materials.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения нефтекаменноугольного связующего пека, включающем смешение каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки в заданном соотношении, термообработку полученной смеси в жидкой фазе с отделением дистиллятных фракций и неперегоняемого остатка дистилляции в виде низкотемпературного пека, окисление воздухом неперегоняемого остатка дистилляции с получением нефтекаменноугольного связующего пека, согласно заявляемому изобретению, соотношение каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки при смешении составляет 49:51-25:75 мас.%, термообработку полученной смеси осуществляют до получения остатка дистилляции с температурой размягчения не менее 35°C в непрерывном или периодическом режимах, а расход воздуха при окислении низкотемпературного пека составляет 30-120 дм3/кг пека.The task is achieved by the fact that in a method for producing a petroleum-coal binder pitch, including mixing coal tar and a refined oil product in a given ratio, heat treatment of the resulting mixture in the liquid phase with the separation of distillate fractions and non-distillation residue in the form of low-temperature pitch, oxidation of the residue by distillation with non-distillation oil-and-coal binder pitch, according to the claimed invention, the ratio of coal tar and oil refined product when mixed is 49: 51-25: 75 wt.%, heat treatment of the resulting mixture is carried out to obtain a distillation residue with a softening temperature of at least 35 ° C in continuous or batch modes, and the air consumption during the oxidation of low-temperature pitch is 30-120 dm 3 / kg pitch.

При этом предпочтительно использовать жидкий продукт нефтепереработки с высоким содержанием ароматических соединений, обладающий плотностью при 20°C не менее 1020 кг/м3, вязкостью при 100°C не более 20 сСт; коксуемостью не менее 5%; отгоном фракции, выкипающей до 300°C, не более 5%; оптимально, чтобы плотность каменноугольной смолы составляла 1190-1225 кг/м3, содержание веществ, нерастворимых в хинолине, не менее 4 мас.%; термообработку смеси целесообразно осуществлять при температуре 400-440°C; температура при окислении низкотемпературного пека предпочтительно составляет 325-360°C; в целях совершенствования технологии при получении нефтекаменноугольного связующего пека в непрерывном режиме перед окислением неперегоняемый остаток дистилляции, имеющий температуру размягчения менее 35°C, подвергают повторной термообработке посредством возврата его на стадию смешения каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки; при получении нефтекаменноугольного связующего пека в периодическом режиме термообработку полученной смеси предпочтительно осуществляют в течении 1-4 ч до получения неперегоняемого остатка дистилляции, имеющего температуру размягчения не менее 35°C.It is preferable to use a liquid oil product with a high content of aromatic compounds, having a density at 20 ° C not less than 1020 kg / m 3 , a viscosity at 100 ° C not more than 20 cSt; coking capacity not less than 5%; distillation of the fraction boiling up to 300 ° C, no more than 5%; it is optimal that the density of coal tar is 1190-1225 kg / m 3 , the content of substances insoluble in quinoline is not less than 4 wt.%; heat treatment of the mixture is expediently carried out at a temperature of 400-440 ° C; the oxidation temperature of the low-temperature pitch is preferably 325-360 ° C; in order to improve the technology for obtaining a petroleum-coal binder pitch in a continuous mode, before oxidation, the non-distillable distillation residue having a softening point of less than 35 ° C is subjected to repeated heat treatment by returning it to the stage of mixing the coal tar and the oil refined product; When obtaining a petroleum-coal binder pitch in a batch mode, the heat treatment of the resulting mixture is preferably carried out for 1-4 hours until a non-distillable distillation residue is obtained, having a softening temperature of at least 35 ° C.

Предложенное изобретение относится к применению вышеуказанного способа для получения анодной массы, угольных и графитированных электродов, конструкционных углеродных материалов (продуктов коксохимической или нефтеперерабатывающей промышленности) с пониженным содержаниемThe proposed invention relates to the use of the above method for obtaining anode mass, carbon and graphite electrodes, structural carbon materials (products of the coke-chemical or oil refining industry) with a reduced content

- 2 038571 бенз[а]пирена. Изобретение может быть реализовано на коксохимических, нефтеперерабатывающих или нефтехимических предприятиях. Получаемый по заявляемому изобретению нефтекаменноугольный связующий пек может быть использован для производства углеродных изделий и материалов на предприятиях металлургической и электродной промышленности.- 2,038571 benzo [a] pyrene. The invention can be implemented at coke-chemical, oil refining or petrochemical plants. Obtained according to the claimed invention, petroleum-coal binder pitch can be used for the production of carbon products and materials at enterprises of the metallurgical and electrode industries.

Способ позволяет расширить сырьевую базу для получения нефтекаменноугольных связующих пеков с пониженным количеством бенз[а]пирена и пригодных для изготовления анодных масс, угольных и графитированных электродов, конструкционных углеродных материалов.The method allows to expand the raw material base for the production of petroleum-coal binder pitches with a reduced amount of benzo [a] pyrene and suitable for the manufacture of anode masses, carbon and graphite electrodes, structural carbon materials.

Получаемый нефтекаменноугольный связующий пек полностью соответствует требованиям ГОСТ 10200 к качеству пека марки В, температура размягчения нефтекаменноугольного связующего пека от 85 до 90°C, содержание веществ, нерастворимых в толуоле, 32-39 мас.%.The resulting oil-coal binder pitch fully complies with the requirements of GOST 10200 for the quality of grade B pitch, the softening temperature of the oil-coal binder pitch is from 85 to 90 ° C, the content of substances insoluble in toluene is 32-39 wt%.

Для получения нефтекаменноугольного связующего пека по заявленному изобретению термообработка смеси может производиться в периодическом или непрерывном режимах.To obtain a petroleum-coal binder pitch according to the claimed invention, the heat treatment of the mixture can be carried out in batch or continuous modes.

Достижению поставленной задачи способствует использование жидкого продукта нефтепереработки с высоким содержанием ароматических соединений, обладающего плотностью при 20°C не менее 1020 кг/м3, вязкостью при 100°C не более 20 сСт; коксуемостью не менее 5%; отгоном фракции, выкипающей до 300°C, не более 5%,The achievement of this task is facilitated by the use of a liquid refined product with a high content of aromatic compounds, having a density at 20 ° C not less than 1020 kg / m 3 , a viscosity at 100 ° C not more than 20 cSt; coking capacity not less than 5%; distillation of the fraction boiling up to 300 ° C, no more than 5%,

Достижению поставленной задачи способствует использование каменноугольной смолы с плотностью 1190-1225 кг/м3, содержанием веществ, нерастворимых в хинолине, не менее 4 мас.%.The achievement of this task is facilitated by the use of coal tar with a density of 1190-1225 kg / m 3 , the content of substances insoluble in quinoline, not less than 4 wt.%.

Достижению поставленной задачи способствует то, что термообработку смеси осуществляют при температуре 400-440°C, расход воздуха при окислении неперегоняемого остатка дистилляции составляет 30-120 дм3/кг пека, температура при окислении неперегоняемого остатка дистилляции составляет 325360°C.The achievement of this task is facilitated by the fact that the heat treatment of the mixture is carried out at a temperature of 400-440 ° C, the air consumption during the oxidation of the non-distillable distillation residue is 30-120 dm 3 / kg pitch, the temperature during the oxidation of the non-distillable distillation residue is 325360 ° C.

При получении нефтекаменноугольного связующего пека в непрерывном режиме достижению поставленной задачи способствует то, что перед окислением остаток дистилляции подвергают повторной термообработке посредством возврата его на стадию смешения каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки.When obtaining a petroleum-coal binder pitch in a continuous mode, the achievement of the task is facilitated by the fact that before oxidation, the distillation residue is subjected to repeated heat treatment by returning it to the stage of mixing the coal tar and the refined product.

При получении нефтекаменноугольного связующего пека в периодическом режиме достижению поставленной задачи способствует то, что термообработку полученной смеси осуществляют в течении 14 ч.When obtaining a petroleum-coal binder pitch in a periodic mode, the achievement of the set task is facilitated by the fact that the heat treatment of the resulting mixture is carried out for 14 hours.

Исследование термообработки смеси каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки показало, что при дистилляции смесей каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки при соотношении от 49:51 до 25:75 мас.% в температурных условиях дистилляции каменноугольной смолы нельзя получить остаток дистилляции (пек) с необходимой температурой размягчения (не менее 85°C для марки В по ГОСТ 10200-83 или в пределах 80-90°C для нефтекаменноугольных пеков, полученных методом смешения) и другими показателями качества, удовлетворяющими требованиям к пекам для производства анодной массы. Использование доли каменноугольной смолы более 49 мас.% и менее 25 мас.% приводит к получению нефтекаменноугольного связующего пека, не удовлетворяющего требованиям к связующему пеку.The study of the heat treatment of a mixture of coal tar and a petroleum product showed that when distilling mixtures of coal tar and a petroleum product at a ratio of 49:51 to 25:75 wt.% Under the temperature conditions of coal tar distillation, it is impossible to obtain a distillation residue (pitch) with the required softening temperature ( not less than 85 ° C for grade B according to GOST 10200-83 or within 80-90 ° C for petroleum-coal pitches obtained by mixing) and other quality indicators that meet the requirements for pitches for the production of anode mass. The use of a share of coal tar more than 49 wt.% And less than 25 wt.% Leads to the production of a petroleum-coal tar pitch that does not meet the requirements for a binder pitch.

Для улучшения характеристик нефтекаменноугольного пека после стадии совместной дистилляции смеси каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки предлагается подвергнуть полученный неперегоняемый остаток дистилляции (температура размягчения в пределах 35-70°C) окислению воздухом. Под совместной дистилляцией смол понимают смешение каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки, термообработку полученной смеси при повышенной температуре в жидкой фазе с отделением дистиллятных фракций и неперегоняемого остатка дистилляции.To improve the characteristics of oil tar pitch after the stage of joint distillation of a mixture of coal tar and a refined product, it is proposed to subject the obtained non-distillable distillation residue (softening temperature within 35-70 ° C) to air oxidation. Co-distillation of resins is understood as mixing coal tar and oil refined product, heat treatment of the resulting mixture at elevated temperature in the liquid phase with separation of distillate fractions and non-distillable distillation residue.

Термообработку (совместную дистилляцию) необходимо вести до получения неперегоняемого остатка дистилляции с температурой размягчения не менее 35°C, в противном случае (при получении неперегоняемого остатка дистилляции с температурой размягчения менее 35°C) стадии окисления воздухом будет недостаточно для получения нефтекаменноугольного связующего пека, удовлетворяющего требованиям к связующему пеку.Heat treatment (co-distillation) must be carried out until a non-distillable distillation residue with a softening point of at least 35 ° C is obtained, otherwise (when a non-distillable distillation residue is obtained with a softening point of less than 35 ° C) the air oxidation stage will not be sufficient to obtain a petroleum-coal binder pitch satisfying binder pitch requirements.

Предлагаемый способ позволяет получить нефтекаменноугольный пек с показателями качества, близкими к таковым для каменноугольного электродного пека, низким содержанием бенз[а]пирена и более высокой долей продукта нефтепереработки.The proposed method makes it possible to obtain oil-coal-tar pitch with quality indicators close to those for coal-tar electrode pitch, low benzo [a] pyrene content and a higher proportion of oil refined product.

Конкретные значения технологических параметров зависят от характеристик используемой каменноугольной смолы, продукта нефтепереработки, состава смеси, поступающей на дистилляцию, температуры размягчения остатка дистилляции после первой стадии и требуемых показателей нефтекаменноугольного пека.The specific values of the technological parameters depend on the characteristics of the coal tar used, the refined product, the composition of the mixture entering the distillation, the softening temperature of the distillation residue after the first stage, and the required parameters of the oil tar pitch.

Предлагаемый способ получения нефтекаменноугольного связующего пека может быть осуществлен как в периодическом, так и в непрерывном режиме на существующих установках переработки каменноугольной смолы и не требует наличия производства нефтяного пека и создания установки для смешения пеков.The proposed method for producing petroleum-coal tar pitch can be carried out both in batch and in continuous mode at existing installations for processing coal tar and does not require the production of petroleum pitch and the creation of an installation for mixing pitches.

Проведение предлагаемого процесса в непрерывном режиме связано с получением в начальный период времени, пока по технологической линии, включающей трубчатую печь для нагрева смеси камен- 3 038571 ноугольной смолы и продукта нефтепереработки, испаритель для отделения дистиллятной фракции смолы от неперегоняемого остатка (пека) и термовыдержки пека и кубы-реакторы для окисления пека воздухом, не установится стабильный температурный режим, мягких пеков с температурами размягчения менее 35°C. Поэтому такие пеки из испарителя направляются не на стадию окисления, а в промежуточную емкость, откуда они могут дозироваться в исходную смесь и повторно направляться на стадию испарения.Carrying out the proposed process in a continuous mode is associated with obtaining, in the initial period of time, while along the technological line, which includes a tubular furnace for heating a mixture of coal tar and oil refined product, an evaporator for separating the distillate fraction of the resin from the non-distillable residue (pitch) and thermal holding of the pitch and cubes-reactors for the oxidation of pitch with air, a stable temperature regime will not be established, for soft pitches with softening temperatures less than 35 ° C. Therefore, such pitches from the evaporator are sent not to the oxidation stage, but to an intermediate tank, from where they can be dosed into the initial mixture and re-sent to the evaporation stage.

При проведении предлагаемого процесса в периодическом режиме достижение температуры размягчения не менее 35°C неперегоняемого остатка дистилляции (низкотемпературного пека) регулируют временем термообработки смеси.When carrying out the proposed process in a batch mode, the achievement of a softening temperature of at least 35 ° C of the non-distillable distillation residue (low-temperature pitch) is controlled by the time of heat treatment of the mixture.

Нефтекаменноугольный связующий пек, получаемый по предлагаемому способу, пригоден для получения анодной массы для алюминиевых электролизеров с технологией самообжигающихся анодов, а также для изготовления предварительно обожженных анодов алюминиевых электролизеров, угольных и графитированных электродов, углеродных конструкционных материалов.Oil-and-coal binder pitch obtained by the proposed method is suitable for producing anode mass for aluminum electrolyzers with self-baking anode technology, as well as for the manufacture of pre-baked anodes of aluminum electrolyzers, carbon and graphite electrodes, carbon structural materials.

Основные отличия предложенного изобретения от прототипа:The main differences between the proposed invention and the prototype:

расширение диапазона соотношения каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки (49:-5125:75);expanding the range of the ratio of coal tar and oil refined product (49: -5125: 75);

каменноугольная смола содержит не менее 4 мас.% веществ, нерастворимых в хинолине;coal tar contains at least 4 wt.% of substances insoluble in quinoline;

увеличен период термообработки в периодическом режиме до 4 ч;the period of heat treatment in periodic mode was increased to 4 hours;

увеличена температура термообработки смеси до 440°C;the temperature of the heat treatment of the mixture was increased to 440 ° C;

увеличен расход воздуха при окислении до 120 дм3/кг пека.increased air consumption during oxidation to 120 dm 3 / kg pitch.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Каменноугольная смола имеет плотность при 20°C 1222 кг/м3, содержание α-фракции 12%, а1-фракции 7,7%. Тяжелый газойль каталитического крекинга имеет плотность при 20°C 1045 кг/м3, коксуемость 7%, вязкость при 100°C 16 сСт; содержание α-фракции 0,8%, а1-фракция отсутствует. Смесь каменноугольной смолы и тяжелого газойля каталитического крекинга в соотношении каменноугольная смола:тяжелый газойль 49:51 мас.% помещают в круглодонную стеклянную колбу вместимостью 0,5 дм3. Проводят дистилляцию смеси при конечной температуре жидкой фазы 430°C с выдержкой при этой температуре в течение 2 ч. Получают низкотемпературный пек с температурой размягчения 66°C.Example 1. Coal tar has a density at 20 ° C of 1222 kg / m 3 , the content of the α-fraction is 12%, the α1-fraction is 7.7%. Heavy catalytic cracking gas oil has a density at 20 ° C 1045 kg / m 3 , coking capacity 7%, viscosity at 100 ° C 16 cSt; the content of the α-fraction is 0.8%, and the 1- fraction is absent. A mixture of coal tar and catalytically cracked heavy gas oil in the ratio of coal tar: heavy gas oil 49:51 wt.% Is placed in a round-bottomed glass flask with a capacity of 0.5 dm 3 . The mixture is distilled at a final temperature of the liquid phase of 430 ° C with holding at this temperature for 2 hours. A low-temperature pitch with a softening point of 66 ° C is obtained.

Затем полученный низкотемпературный пек обрабатывают воздухом при 340°C в течение 5 ч при расходе воздуха 30 дм3 на 1 кг пека. Выход нефтекаменноугольного связующего пека составляет 99,3% на загрузку низкотемпературного пека.Then the resulting low-temperature pitch is treated with air at 340 ° C for 5 hours at an air flow rate of 30 dm 3 per 1 kg of pitch. The yield of petroleum-coal binder pitch is 99.3% per load of low-temperature pitch.

Пример 2. Смешивают каменноугольную смолу и тяжелый газойль каталитического крекинга, как в примере 1, в соотношении 40:60 мас.%. Проводят дистилляцию смеси при конечной температуре жидкой фазы 430°C и выдержке в течение 2 ч, получают низкотемпературный пек с температурой размягчения 61°C.Example 2. Mix coal tar and heavy gas oil catalytic cracking, as in example 1, in a ratio of 40:60 wt.%. The mixture is distilled at a final temperature of the liquid phase of 430 ° C and held for 2 hours, resulting in a low-temperature pitch with a softening point of 61 ° C.

Затем полученный низкотемпературный пек обрабатывают воздухом при 340°C в течение 5,5 ч, при расходе воздуха 40 дм3 на 1 кг пека. Выход нефтекаменноугольного связующего пека составляет 99,5% на загрузку низкотемпературного пека.Then the resulting low-temperature pitch is treated with air at 340 ° C for 5.5 hours, at an air flow rate of 40 dm 3 per 1 kg of pitch. The yield of petroleum-coal binder pitch is 99.5% per load of low-temperature pitch.

Пример 3. Смешивают каменноугольную смолу и тяжелый газойль каталитического крекинга, как в примере 1, в соотношении 25:75. Проводят дистилляцию смеси при конечной температуре жидкой фазы 430°C и выдержке в течение 2 ч, получают низкотемпературный пек с температурой размягчения 60°C.Example 3. Mix coal tar and heavy catalytic cracking gas oil, as in example 1, in a ratio of 25:75. The mixture is distilled at a final temperature of the liquid phase of 430 ° C and held for 2 hours, resulting in a low-temperature pitch with a softening temperature of 60 ° C.

Затем полученный пек обрабатывают воздухом при 340°C в течение 5 ч при расходе воздуха 40 дм3 на 1 кг пека. Выход нефтекаменноугольного связующего пека составил 99,5% на загрузку.Then the resulting pitch is treated with air at 340 ° C for 5 hours at an air flow rate of 40 dm 3 per 1 kg of pitch. The yield of petroleum-coal binder pitch was 99.5% per load.

Пример 4. Каменноугольная смола имеет плотность при 20°C 1192 кг/м3, содержание α-фракции 7,5%, а1-фракции 4,1%. Тяжелый газойль каталитического крекинга имеет плотность при 20°C 1031 кг/м3, коксуемость 5%, вязкость при 100°C 14 сСт; содержание α-фракции 0,3%, а1-фракция отсутствует Смесь каменноугольной смолы и тяжелого газойля каталитического крекинга в соотношении каменноугольная смола:тяжелый газойль 30:70 мас.% помещают в круглодонную стеклянную колбу вместимостью 0,5 дм3. Проводят дистилляцию смеси при конечной температуре жидкой фазы 430°C с выдержкой при этой температуре в течение 2 ч. Получают низкотемпературный пек с температурой размягчения 57°C.Example 4. Coal tar has a density at 20 ° C 1192 kg / m 3 , the content of α-fraction 7.5%, a1-fraction 4.1%. Heavy gas oil catalytically cracked has a density at 20 ° C 1031 kg / m 3 , coking capacity 5%, viscosity at 100 ° C 14 cSt; the content of the α-fraction is 0.3%, the a1-fraction is absent. A mixture of coal tar and catalytic cracking heavy gas oil in the ratio of coal tar: heavy gas oil 30:70 wt.% is placed in a round-bottomed glass flask with a capacity of 0.5 dm 3 . The mixture is distilled at a final temperature of the liquid phase of 430 ° C with holding at this temperature for 2 hours. A low-temperature pitch with a softening temperature of 57 ° C is obtained.

Затем полученный низкотемпературный пек обрабатывают воздухом при 340°C в течение 5,5 ч, при расходе воздуха 36 дм3 на 1 кг пека. Выход нефтекаменноугольного связующего пека составляет 96,2% на загрузку низкотемпературного пека.Then the resulting low-temperature pitch is treated with air at 340 ° C for 5.5 hours, at an air flow rate of 36 dm 3 per 1 kg of pitch. The yield of petroleum-coal binder pitch is 96.2% per load of low-temperature pitch.

Пример 5. Смешивают каменноугольную смолу и тяжелый газойль каталитического крекинга, как в примере 4, в соотношении 25:75 мас.% и помещают в круглодонную стеклянную колбу вместимостью 0,5 дм3. Проводят дистилляцию смеси при конечной температуре жидкой фазы 440°C с выдержкой при этой температуре в течение 2 ч. Получают низкотемпературный пек с температурой размягчения 41°C.Example 5. Mix coal tar and heavy gas oil catalytic cracking, as in example 4, in a ratio of 25:75 wt.% And placed in a round-bottom glass flask with a capacity of 0.5 dm 3 . The mixture is distilled at a final temperature of the liquid phase of 440 ° C with holding at this temperature for 2 hours. A low-temperature pitch with a softening point of 41 ° C is obtained.

Затем полученный низкотемпературный пек обрабатывают воздухом при 340°C в течение 8 ч приThen the resulting low-temperature pitch is treated with air at 340 ° C for 8 h at

- 4 038571 расходе воздуха 70 дм3 на 1 кг пека. Выход нефтекаменноугольного связующего пека составляет 98,6% на загрузку низкотемпературного пека.- 4 038571 air consumption 70 dm 3 per 1 kg of pitch. The yield of petroleum-coal binder pitch is 98.6% per load of low-temperature pitch.

Пример 6. Тяжелая смола пиролиза имеет плотность при 20°C 1051 кг/м3, коксуемость 11%, вязкость при 100°C 18 сСт; содержание α-фракции 0,6%, αι-фракция отсутствует.Example 6. Heavy pyrolysis resin has a density at 20 ° C 1051 kg / m 3 , coking capacity 11%, viscosity at 100 ° C 18 cSt; the content of the α-fraction is 0.6%, the αι-fraction is absent.

Смешивают каменноугольную смолу, как по примеру 1, и тяжелую смолу пиролиза в соотношении 49:51 мас.% и проводят дистилляцию смеси при конечной температуре жидкой фазы 400°C с выдержкой при этой температуре в течение 4 ч. Получают низкотемпературный пек с температурой размягчения 42°C.Coal tar is mixed, as in example 1, and a heavy pyrolysis resin in a ratio of 49:51 wt.% And the mixture is distilled at a final temperature of the liquid phase of 400 ° C with holding at this temperature for 4 hours. A low-temperature pitch with a softening point of 42 is obtained. ° C.

Затем полученный низкотемпературный пек обрабатывают воздухом при 340°C в течение 4 ч при расходе воздуха 80 дм3/кг пека. Выход нефтекаменноугольного связующего пека составляет 91% на загрузку низкотемпературного пека.Then the resulting low-temperature pitch is treated with air at 340 ° C for 4 hours at an air flow rate of 80 dm 3 / kg pitch. The yield of petroleum-coal binder pitch is 91% per load of low-temperature pitch.

Пример 7. Смешивают каменноугольную смолу, как по примеру 1, и тяжелую смолу пиролиза, как по примеру 6, в соотношении 25:75 мас.% и проводят дистилляцию смеси при конечной температуре жидкой фазы 440°C с выдержкой при этой температуре в течение 1 ч. Получают низкотемпературный пек с температурой размягчения 69°C.Example 7. Mix coal tar, as in example 1, and heavy pyrolysis resin, as in example 6, in a ratio of 25:75 wt.% And carry out the distillation of the mixture at a final temperature of the liquid phase of 440 ° C with holding at this temperature for 1 h. Get a low-temperature pitch with a softening point of 69 ° C.

Затем полученный низкотемпературный пек обрабатывают воздухом при 325°C в течение 2 ч при расходе воздуха 55 дм3/кг пека. Выход нефтекаменноугольного связующего пека составляет 99,4% на загрузку низкотемпературного пека.Then the resulting low-temperature pitch is treated with air at 325 ° C for 2 hours at an air flow rate of 55 dm 3 / kg pitch. The yield of petroleum-coal binder pitch is 99.4% per load of low-temperature pitch.

Пример 8 (по прототипу). Смешивают каменноугольную смолу и тяжелый газойль каталитического крекинга, как в примере 1, в соотношении 60:40. Проводят дистилляцию смеси при конечной температуре жидкой фазы 430°C и выдержке в течение 2 ч, получают низкотемпературный пек с температурой размягчения 70°C.Example 8 (prototype). Mix coal tar and catalytically cracked heavy gas oil as in example 1 in a ratio of 60:40. The mixture is distilled at a final temperature of the liquid phase of 430 ° C and held for 2 hours, resulting in a low-temperature pitch with a softening point of 70 ° C.

Затем полученный пек обрабатывают воздухом при 340°C в течение 4 ч при расходе воздуха 36 дм3 на 1 кг пека. Выход окисленного нефтекаменноугольного пека составил 99,5% на загрузку.Then the resulting pitch is treated with air at 340 ° C for 4 hours at an air flow rate of 36 dm 3 per 1 kg of pitch. The yield of oxidized petroleum-coal tar pitch was 99.5% per charge.

Условия получения нефтекаменноугольного пека и его характеристики по примерам 1-8 приведены в табл. 2, массовая доля золы во всех образцах нефтекаменноугольных песков не превышает 0,3%.The conditions for obtaining petroleum-coal tar pitch and its characteristics for examples 1-8 are given in table. 2, the mass fraction of ash in all samples of oil-coal sands does not exceed 0.3%.

Пример 9 (в непрерывном режиме). Каменноугольная смола имеет плотность при 20°C 1209 кг/м3, содержание α-фракции 11%, αι-фракции 8%. Смесь каменноугольной смолы и тяжелого газойля каталитического крекинга как по примеру 1 в соотношении каменноугольная смола:тяжелый газойль 49:51 мас.% разогрели в трубчатой печи до 436°C, затем разогретую смесь смол со скоростью подачи 9 т/ч подали в испаритель, где произошло разделение на пары дистиллятных фракций, поступившие в ректификационную колонну, и неперегоняемый остаток дистилляции. Температура размягчения неперегоняемого остатка дистилляции составила 47°C. Неперегоняемый остаток дистилляции направили в куб-реактор, где обработали при 340°C при расходе 70 дм3/кг пека подогретого воздуха. Полученный нефтекаменноугольный связующий пек имел свойства, указанные в табл. 2, массовую долю золы 0,2%.Example 9 (in continuous mode). Coal tar has a density at 20 ° C 1209 kg / m 3 , the content of α-fraction 11%, αι-fraction 8%. A mixture of coal tar and heavy gas oil catalytically cracked as in example 1 in the ratio of coal tar: heavy gas oil 49:51 wt.% Was heated in a tube furnace to 436 ° C, then the heated resin mixture with a feed rate of 9 t / h was fed into the evaporator, where separation into pairs of distillate fractions, which entered the distillation column, and non-distillable distillation residue occurred. The softening point of the non-distillable distillation residue was 47 ° C. The non-distillation residue of the distillation was sent to a cube-reactor, where it was treated at 340 ° C at a flow rate of 70 dm 3 / kg of heated air pitch. The resulting oil-and-coal binder pitch had the properties indicated in table. 2, the mass fraction of ash 0.2%.

Неперегоняемый остаток дистилляции, температура размягчения которого составляла менее 35°C, направляли в промежуточную емкость. После выхода процесса в установившийся режим, т.е. при достижении температуры размягчения остатка дистилляции 47°C (выполнено условие более 35°C), остаток, накопленный в промежуточной емкости, дозировали небольшими порциями в рабочее хранилище исходной смеси каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки и вместе с исходным сырьем подавали на повторную переработку с получением нефтекаменноугольного связующего пека со свойствами, указанными в табл. 2.The non-distillation residue of the distillation, the softening point of which was less than 35 ° C, was sent to an intermediate vessel. After the process has entered the steady state, i.e. upon reaching the softening point of the distillation residue of 47 ° C (the condition of more than 35 ° C is met), the residue accumulated in the intermediate tank was dosed in small portions into the working storage of the initial mixture of coal tar and oil refined product and, together with the feedstock, was fed for reprocessing to obtain oil-and-coal binder pitch with the properties specified in table. 2.

Пример 10 (в непрерывном режиме). Смесь каменноугольной смолы, как по примеру 9, и тяжелого газойля каталитического крекинга, как по примеру 1, в соотношении каменноугольная смола:тяжелый газойль 25:75 мас.% разогрели в трубчатой печи до 440°C, затем разогретую смесь смол со скоростью подачи 9 т/ч подали в испаритель, где произошло разделение на пары дистиллятных фракций, поступившие в ректификационную колонну, и неперегоняемый остаток дистилляции. Температура размягчения неперегоняемого остатка дистилляции составила 36°C Неперегоняемый остаток дистилляции направили в куб-реактор, где обработали при 340-350°C при расходе 120 дм3/кг пека подогретого воздуха. Полученный нефтекаменноугольный связующий пек имел свойства, указанные в табл. 2, массовую долю золы 0,2%.Example 10 (in continuous mode). A mixture of coal tar, as in example 9, and heavy gas oil catalytic cracking, as in example 1, in the ratio of coal tar: heavy gas oil 25:75 wt.% Was heated in a tube furnace to 440 ° C, then the heated resin mixture with a feed rate of 9 t / h was fed to the evaporator, where there was a separation into vapors of distillate fractions, which entered the rectification column, and a non-distillable distillation residue. The softening point of the non-distillable distillation residue was 36 ° C. The non-distillable distillation residue was sent to a still reactor, where it was processed at 340-350 ° C at a flow rate of 120 dm 3 / kg of heated air pitch. The resulting oil-and-coal binder pitch had the properties indicated in table. 2, the mass fraction of ash 0.2%.

Неперегоняемый остаток дистилляции, температура размягчения которого составляла менее 35°C, направляли в промежуточную емкость. После выхода процесса в установившийся режим, т.е. при достижении температуры размягчения остатка дистилляции 35°C (выполнено условие более 35°C), остаток, накопленный в промежуточной емкости, дозировали небольшими порциями в рабочее хранилище исходной смеси каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки и вместе с исходным сырьем подавали на повторную переработку с получением нефтекаменноугольного связующего пека со свойствами, указанными в табл. 2.The non-distillation residue of the distillation, the softening point of which was less than 35 ° C, was sent to an intermediate vessel. After the process has entered the steady state, i.e. when the softening temperature of the distillation residue reached 35 ° C (the condition of more than 35 ° C was fulfilled), the residue accumulated in the intermediate tank was dosed in small portions into the working storage of the initial mixture of coal tar and oil refined product and, together with the feedstock, was fed for reprocessing to obtain oil-and-coal binder pitch with the properties specified in table. 2.

Пример 11. Нефтекаменноугольный связующий пек, полученный по примеру 10, смешали с прокаленным нефтяным коксом в соотношении 29,3 мас.% пека, 70,7 мас.% кокса. Смешение проводили при температуре 195°C. Полученную расплавленную анодную массу набили в металлические формы и обо- 5 038571 жгли в шахтной печи при температуре 960°C в течение 3 ч, скорость подъема температуры до 960°C составила 15°C. Охлажденную анодную массу после обжига высверлили полым сверлом внутренним диаметром 50 мм и определили показатели качества, указанные в табл. 3.Example 11. Non-oil-coal binder pitch, obtained according to example 10, was mixed with calcined petroleum coke in a ratio of 29.3 wt.% Pitch, 70.7 wt.% Coke. Mixing was carried out at a temperature of 195 ° C. The resulting molten anode mass was stuffed into metal molds and burned in a shaft furnace at a temperature of 960 ° C for 3 hours, the rate of temperature rise to 960 ° C was 15 ° C. The cooled anode mass after firing was drilled with a hollow drill with an inner diameter of 50 mm and the quality indicators indicated in table were determined. 3.

Пример 12. Нефтекаменноугольный связующий пек, полученный по примеру 10, смешали с прокаленным нефтяным коксом в соотношении 14,5 мас.% пека, 85,5 мас.% кокса. Смешение проводили при температуре 178°C. Прессование зеленого анода провели при температуре 160°C в течение 36 с. Зеленый анод обожгли в шахтной печи при температуре 1100°C. Из обожженного анода высверлили полым сверлом внутренним диаметром 50 мм керны и определили показатели качества полученного продукта, указанные в табл. 4.Example 12. Non-oil-coal binder pitch, obtained according to example 10, was mixed with calcined petroleum coke in a ratio of 14.5 wt.% Pitch, 85.5 wt.% Coke. Mixing was carried out at a temperature of 178 ° C. The pressing of the green anode was carried out at a temperature of 160 ° C for 36 s. The green anode was fired in a shaft furnace at a temperature of 1100 ° C. Cores were drilled from the baked anode with a hollow drill with an inner diameter of 50 mm and the quality indicators of the resulting product were determined, indicated in table. 4.

Таблица 2table 2

Пример Example Соотношение каменноугольная смола: продукт нефтепереработки Coal tar: refined product ratio Температура термообработки (°C) и выдержка (ч) Heat treatment temperature (° C) and holding (h) Τρι, °C Τρι, ° C Условия обработки пека воздухом Air handling conditions for pitch Параметры окисленного нефтекаменноугольного пека Parameters of oxidized oil and coal pitch Т, °C Т, ° C Расход воздуха, дм3/кг пекаAir consumption, dm 3 / kg pitch Тр2,°СTr 2 , ° С а,% a,% αι,% αι,% V,% V,% К.о., % NS., % Бенз[а]пирен, % Benz [a] pyrene,% 1 1 49:51 49:51 430°С, 2 ч 430 ° C, 2 h 66 66 340 340 30 thirty 90 90 39 39 И AND 53 53 56 56 0,41 0.41 2 2 40:60 40:60 430°С, 2 ч 430 ° C, 2 h 61 61 340 340 40 40 85 85 35 35 9 nine 54 54 54 54 0,38 0.38 3 3 25:75 25:75 430°С, 2 ч 430 ° C, 2 h 60 60 340 340 36 36 85 85 34 34 7 7 55 55 53 53 0,37 0.37 4 4 30:70 30:70 430°С, 2 ч 430 ° C, 2 h 57 57 340 340 36 36 90 90 34 34 4 4 57 57 52 52 0,39 0.39 5 5 25:70 25:70 440°С,2 ч 440 ° C, 2 h 46 46 340 340 70 70 87 87 34 34 3 3 57 57 52 52 0,39 0.39 6 6 49:51 49:51 400°С, 4 ч 400 ° C, 4 h 51 51 360 360 80 80 86 86 34 34 10 ten 55 55 55 55 0,36 0.36 7 7 25:75 25:75 440°С,1ч 440 ° C, 1h 69 69 325 325 55 55 90 90 35 35 8 eight 56 56 53 53 0,28 0.28 8 eight 60:40 60:40 430°С,2 ч 430 ° C, 2 h 70 70 340 340 36 36 92 92 41 41 13 13 51 51 - - - - 9 nine 49:51 49:51 436°С 436 ° C 47 47 340 340 70 70 90 90 35 35 И AND 55 55 56 56 0,43 0.43 10 ten 25:75 25:75 440°С 440 ° C 35 35 340-350 340-350 120 120 86 86 32 32 9 nine 56 56 54 54 0,38 0.38

где Tp1 - температура размягчения низкотемпературного пека после термической обработки и выдержки по методу Кольцо и стержень, °Cwhere Tp 1 is the softening point of low-temperature pitch after heat treatment and holding according to the Ring and rod method, ° C

Тр2 - температура размягчения окисленного пека по методу Кольцо и стержень, °C;Tr 2 - softening temperature of oxidized pitch according to the Ring and rod method, ° C;

К.о.- коксовый остаток при 550°C, %;K. o. - coke residue at 550 ° C,%;

α - массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле, %;α - mass fraction of substances insoluble in toluene,%;

α1 - массовая доля веществ, нерастворимых в хинолине, %;α1 - mass fraction of substances insoluble in quinoline,%;

V - массовая доля летучих веществ, %;V - mass fraction of volatile substances,%;

Таблица 3Table 3

Показатель качества анодной массы Anode mass quality index Значение Meaning удельное электросопротивление, мкОм-м electrical resistivity, μOhm-m 68 68 предел прочности на сжатие, кг/см2 compressive strength, kg / cm 2 321 321 предел прочности на изгиб, кг/см2 bending strength, kg / cm 2 134 134 общая пористость, % total porosity,% 29,1 29.1 реакционная способность в СО2, мг/см2reactivity in CO 2 , mg / cm 2 -h 10,9 10.9 осыпаемость в СО2, мг/см2crumbling in СО 2 , mg / cm 2 -h 0,2 0.2 реакционная способность в воздухе, мг/см2reactivity in air, mg / cm 2 -h 142 142

Таблица 4Table 4

Показатель качества обожженного анода Quality index of the baked anode Значение Meaning удельное электросопротивление, мкОм-м electrical resistivity, μOhm-m 56 56 предел прочности на сжатие, кг/см2 compressive strength, kg / cm 2 392 392 кажущаяся плотность, г/см2 apparent density, g / cm 2 1,57 1.57 газопроницаемость, нПм gas permeability, nPm 1,8 1.8 Остаток образца от карбоксильной реакции (CRR), % Residue of the sample from the carboxyl reaction (CRR),% 88 88 Пыль от карбоксильной реакции (CRR), % Dust from carboxyl reaction (CRR),% 2 2

Результат примера 8 (по прототипу) показывает, что при использовании каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки в соотношения 60:40 содержание а1-фракции в полученном продукте (окис- 6 038571 ленном нефтекаменноугольном пеке) выше 12%, что не соответствует требованиям ГОСТ 10200, см.The result of example 8 (according to the prototype) shows that when using coal tar and a refined oil product in a ratio of 60:40, the content of the a1-fraction in the resulting product (oxide-6 038571 petroleum-coal tar pitch) is higher than 12%, which does not meet the requirements of GOST 10200, cm ...

табл. 1.tab. 1.

Результаты примеров 1-7, 9-10 свидетельствуют о соответствии полученного по предлагаемому способу нефтекаменноугольного связующего пека требованиям ГОСТ 10200 к качеству пека марки В, температура размягчения нефтекаменноугольного связующего пека, полученного по предлагаемому способу, от 85 до 90°C, содержание веществ, нерастворимых в толуоле, 32-39%, содержание бенз[а]пирена не более 0,43%. Способ позволяет расширить сырьевую базу для получения связующих пеков для электродов.The results of examples 1-7, 9-10 indicate the compliance of the oil-and-coal binder pitch obtained by the proposed method with the requirements of GOST 10200 for the quality of grade B pitch, the softening temperature of the oil-coal binder pitch obtained by the proposed method is from 85 to 90 ° C, the content of insoluble substances in toluene, 32-39%, the content of benzo [a] pyrene is not more than 0.43%. The method allows to expand the raw material base for obtaining binder pitches for electrodes.

Результат примера 11 свидетельствует о пригодности анодной массы, полученной на основе нефтекаменноугольного связующего пека по данному способу, для применения в самообжигающемся аноде алюминиевого электролизера.The result of example 11 testifies to the suitability of the anode mass obtained on the basis of petroleum-coal binder pitch according to this method for use in a self-baking anode of an aluminum electrolyzer.

Результат примера 12 свидетельствует о пригодности полученного по предлагаемому способу нефтекаменноугольного связующего для изготовления продуктов, таких как предварительно обожженные аноды, которые можно изготавливать в электродной и использовать металлургической промышленности.The result of example 12 indicates the suitability of the petroleum-coal binder obtained by the proposed method for the manufacture of products, such as pre-baked anodes, which can be produced in the electrode industry and used in the metallurgical industry.

Claims (10)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ получения нефтекаменноугольного связующего пека, включающий смешение каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки в заданном соотношении, термообработку полученной смеси в жидкой фазе с отделением дистиллятных фракций и неперегоняемого остатка дистилляции в виде низкотемпературного пека, окисление воздухом неперегоняемого остатка дистилляции с получением нефтекаменноугольного связующего пека, отличающийся тем, что соотношение каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки при смешении составляет 49:51-25:75 мас.%, термообработку полученной смеси осуществляют до получения остатка дистилляции с температурой размягчения не менее 35°C в непрерывном или периодическом режимах, а расход воздуха при окислении низкотемпературного пека составляет 30-120 дм3/кг пека.1. A method of producing a petroleum-coal binder pitch, including mixing coal tar and a refined oil product in a given ratio, heat treatment of the resulting mixture in a liquid phase with separation of distillate fractions and a non-distillable distillation residue in the form of low-temperature pitch, air oxidation of a non-distillable non-distillation residue, a binder the fact that the ratio of coal tar and oil refined product during mixing is 49: 51-25: 75 wt.%, the heat treatment of the resulting mixture is carried out until a distillation residue is obtained with a softening temperature of at least 35 ° C in continuous or batch modes, and the air consumption during oxidation low-temperature pitch is 30-120 dm 3 / kg pitch. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют жидкий продукт нефтепереработки с высоким содержанием ароматических соединений, удовлетворяющий следующим условиям: плотность при 20°C не менее 1020 кг/м3, вязкость при 100°C не более 20 сСт, коксуемость не менее 5%, отгон фракции, выкипающей до 300°C, не более 5%.2. The method according to claim 1, characterized in that a liquid oil product with a high content of aromatic compounds is used, which satisfies the following conditions: density at 20 ° C not less than 1020 kg / m 3 , viscosity at 100 ° C not more than 20 cSt, coking capacity not less than 5%, distillation of the fraction boiling up to 300 ° C, not more than 5%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют каменноугольную смолу с плотностью 11901225 кг/м3 и содержанием веществ, нерастворимых в хинолине, не менее 4 мас.%.3. The method according to claim 1, characterized in that a coal tar with a density of 11901225 kg / m 3 and a content of substances insoluble in quinoline of at least 4 wt.% Is used. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку смеси осуществляют при температуре 400-440°C.4. The method according to claim 1, characterized in that the heat treatment of the mixture is carried out at a temperature of 400-440 ° C. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура при окислении низкотемпературного пека составляет 325-360°C.5. The method according to claim 1, characterized in that the oxidation temperature of the low-temperature pitch is 325-360 ° C. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в непрерывном режиме неперегоняемый остаток дистилляции, имеющий температуру размягчения менее 35°C, перед окислением направляют на стадию повторной термообработки посредством возврата его на стадию смешения каменноугольной смолы и продукта нефтепереработки.6. The method according to claim 1, characterized in that, in continuous mode, the non-distillable distillation residue having a softening point of less than 35 ° C, before oxidation, is sent to the stage of re-thermal treatment by returning it to the stage of mixing coal tar and oil refined product. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в периодическом режиме термообработку полученной смеси осуществляют в течении 1-4 ч до получения неперегоняемого остатка дистилляции, имеющего температуру размягчения не менее 35°C.7. A method according to claim 1, characterized in that, in a batch mode, heat treatment of the resulting mixture is carried out for 1-4 hours until a non-distillable distillation residue is obtained, having a softening temperature of at least 35 ° C. 8. Нефтекаменноугольный связующий пек, полученный способом по любому из пп.1-7.8. Non-refined coal binder pitch obtained by the method according to any one of claims 1-7. 9. Анодная масса, включающая нефтекаменноугольный связующий пек, отличающаяся тем, что нефтекаменноугольный связующий пек получен способом по любому из пп.1-7.9. Anode mass, including oil-and-coal binder pitch, characterized in that the oil-and-coal binder pitch is obtained by the method according to any one of claims 1 to 7. 10. Продукт металлургической или электродной промышленности, для производства которого используется нефтекаменноугольный связующий пек, отличающийся тем, что нефтекаменноугольный связующий пек получен способом по любому из пп.1-7.10. A product of the metallurgical or electrode industry, for the production of which a coal-oil binder pitch is used, characterized in that the oil-coal binder pitch is obtained by the method according to any one of claims 1 to 7.
EA202092972A 2019-06-19 2020-01-29 Method for producing petroleum-coal tar pitch binder EA038571B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119334A RU2729803C9 (en) 2019-06-19 2019-06-19 Method of producing petroleum-and-carbon coal binder
PCT/RU2020/050010 WO2020256590A1 (en) 2019-06-19 2020-01-29 Method for producing petroleum-coal tar pitch binder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA202092972A1 EA202092972A1 (en) 2021-03-18
EA038571B1 true EA038571B1 (en) 2021-09-16

Family

ID=72086260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA202092972A EA038571B1 (en) 2019-06-19 2020-01-29 Method for producing petroleum-coal tar pitch binder

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA038571B1 (en)
RU (1) RU2729803C9 (en)
WO (1) WO2020256590A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113149665B (en) * 2021-04-08 2022-06-14 北京联合荣大工程材料股份有限公司 Environment-friendly bonding agent and stemming for blast furnace

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013416C1 (en) * 1992-07-02 1994-05-30 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Бизон" Process for preparing binder for manufacturing carbonaceous materials and products therefrom
US5746906A (en) * 1995-08-10 1998-05-05 Koppers Industries, Inc. Coal tar pitch blend having low polycyclic aromatic hydrocarbon content and method of making thereof
US7008526B2 (en) * 2000-09-06 2006-03-07 Mistubishi Gas Chemical Company, Inc. Processes for producing coke, artificial graphite and carbon material for negative electrode of non-aqueous solvent type secondary battery and pitch composition used therefor
US7465387B2 (en) * 2001-05-11 2008-12-16 Koppers Delaware, Inc. Coal tar and hydrocarbon mixture pitch and the preparation and use thereof
RU2517502C1 (en) * 2012-12-06 2014-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of producing coal tar binder for electrode materials
RU2582411C1 (en) * 2014-11-24 2016-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5944980A (en) * 1996-09-06 1999-08-31 Mitsubishi Gas Chemical Company Co., Inc. Method for producing isotropic pitch, activated carbon fibers and carbon materials for non-aqueous secondary battery anodes

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013416C1 (en) * 1992-07-02 1994-05-30 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Бизон" Process for preparing binder for manufacturing carbonaceous materials and products therefrom
US5746906A (en) * 1995-08-10 1998-05-05 Koppers Industries, Inc. Coal tar pitch blend having low polycyclic aromatic hydrocarbon content and method of making thereof
US7008526B2 (en) * 2000-09-06 2006-03-07 Mistubishi Gas Chemical Company, Inc. Processes for producing coke, artificial graphite and carbon material for negative electrode of non-aqueous solvent type secondary battery and pitch composition used therefor
US7465387B2 (en) * 2001-05-11 2008-12-16 Koppers Delaware, Inc. Coal tar and hydrocarbon mixture pitch and the preparation and use thereof
RU2517502C1 (en) * 2012-12-06 2014-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of producing coal tar binder for electrode materials
RU2582411C1 (en) * 2014-11-24 2016-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КРАСНИКОВА Ольга Васильевна. Получение нефтекаменноугольных пеков совместной переработкой каменноугольной смолы и тяжелой смолы пиролиза, Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н., Уфа, 2013, с. 22, стр. 3-4, 6, 9-10, 14, 16, 18, табл. 2, 6, рис. 4 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020256590A1 (en) 2020-12-24
RU2729803C9 (en) 2021-10-01
EA202092972A1 (en) 2021-03-18
RU2729803C1 (en) 2020-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10253264B2 (en) Method of producing needle coke for low CTE graphite electrodes
JP5483334B2 (en) Method for producing petroleum coke
US20110044881A1 (en) Method For The Catalytic Extraction Of Coal
RU2744579C1 (en) Method for obtaining binding pitch
RU2314333C1 (en) Method of speeded down carbonization
CN113939577A (en) Process for producing impregnated asphalt
US3970542A (en) Method of preparing electrode pitches
RU2729803C1 (en) Method of producing petroleum-and-carbon coal binder
US4017378A (en) Binders for electrodes
US3238116A (en) Coke binder oil
US4758329A (en) Premium coking process
RU2586139C1 (en) Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom
US3355377A (en) Activated carbon in the preparation of binder pitch
RU2582411C1 (en) Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom
RU2569355C1 (en) Method for obtaining oil-coal tar pitch
JP2023117818A (en) Method for manufacturing graphite electrode and method for manufacturing binder pitch for manufacturing graphite electrode
CN116096839A (en) Process for producing asphalt
RU2397276C1 (en) Anode mass for forming self-calcinating anode of aluminium electrolytic cell
US5071515A (en) Method for improving the density and crush resistance of coke
US5128026A (en) Production of uniform premium coke by oxygenation of a portion of the coke feedstock
RU2750991C1 (en) Method for producing oil pitch
Doshlov Novel technology for production of petroleum pitches for non-ferrous metallurgy
RU2586135C1 (en) Method of producing binder pitch
CN103663405B (en) A kind of preparation method of refinery coke
WO2023233847A1 (en) Method for producing petroleum pitch and petroleum pitch