ES2376938T3 - PROCEDURE TO PRODUCE BREA FROM ALQUITRANES AND ITS DISTILLATES FROM HULLA RENTAL THROUGH OXIDATIVE THERMAL TREATMENT. - Google Patents

PROCEDURE TO PRODUCE BREA FROM ALQUITRANES AND ITS DISTILLATES FROM HULLA RENTAL THROUGH OXIDATIVE THERMAL TREATMENT. Download PDF

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ES2376938T3
ES2376938T3 ES05708091T ES05708091T ES2376938T3 ES 2376938 T3 ES2376938 T3 ES 2376938T3 ES 05708091 T ES05708091 T ES 05708091T ES 05708091 T ES05708091 T ES 05708091T ES 2376938 T3 ES2376938 T3 ES 2376938T3
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Manuel Olivo GONZÁLEZ GARCÍA
Manuel José GONZÁLEZ CIMAS
Juan José FERNÁNDEZ RODRÍGUEZ
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10CWORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C1/00Working-up tar
    • C10C1/04Working-up tar by distillation
    • C10C1/16Winning of pitch

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Abstract

Obtención de breas aptas para aplicaciones múltiples a partir de destilados procedentes del alquitrán de hulla de alta temperatura con un rango de destilación superior a 260° C, mediante la aplicación secuencial y combinada de tres etapas en condiciones suaves de presión y temperatura (<400° C, <10 bar g): tratamiento térmico oxidativo utilizando como reactivo aire a oxígeno, sus mezclas, o aire empobrecido en oxígeno; tratamiento térmico en atmósfera inerte, y destilación fraccionada. Como resultado se obtienen breas que presentan ventajas medioambientales y de salud laboral, utilizables como precursores carbonosos.Obtaining breasts suitable for multiple applications from distillates from high temperature coal tar with a distillation range greater than 260 ° C, by sequential and combined three-stage application under mild conditions of pressure and temperature (<400 ° C, <10 bar g): oxidative heat treatment using as reactive air to oxygen, its mixtures, or oxygen depleted air; heat treatment in inert atmosphere, and fractional distillation. As a result, breases are obtained that present environmental and occupational health advantages, usable as carbonaceous precursors.

Description

Procedimiento para producir brea a partir de alquitranes y sus destilados procedentes del alquitrán de hulla mediante tratamiento térmico oxidativo.Procedure for producing pitch from tars and their distillates from coal tar by oxidative heat treatment.

La invención se refiere a un procedimiento para producir breas, en particular aquellas aptas para su aplicación como precursores de carbono, a partir de alquitranes y sus destilados, mediante la aplicación secuencial y combinada de tres etapas:The invention relates to a method for produce breas, in particular those suitable for application as carbon precursors, from tars and their distillates, through the sequential and combined three-stage application:

1.-one.-
Reacción: Tratamiento térmico oxidativo, en condiciones suaves de presión y temperatura (<400ºC, <10 bar g, tiempo de residencia entre 2-10 segundos, y preferiblemente 350-400ºC, 5-10 bar g, 6-10 segundos), utilizando como reactivos aire, oxígeno, aire empobrecido en oxígeno, o sus mezclas.Reaction: Heat Treatment oxidative, under mild pressure and temperature conditions (<400ºC, <10 bar g, residence time between 2-10 seconds, and preferably 350-400 ° C, 5-10 bar g, 6-10 seconds), using air as reagents, oxygen, oxygen depleted air, or mixtures thereof.

2.-2.-
Tratamiento térmico en atmósfera inerte (340-400ºC, <10 bar g, tiempo de residencia entre 3-10 horas, y preferiblemente 370-400ºC, presión atmosférica, 4-6 horas) para la estabilización del producto de reacción.Atmospheric heat treatment inert (340-400 ° C, <10 bar g, time of residence between 3-10 hours, and preferably 370-400 ° C, atmospheric pressure, 4-6 hours) for the stabilization of the reaction product.

3.-3.-
Destilación fraccionada (preferiblemente en vacío o por arrastre con vapor de agua o gas inerte) para el ajuste del punto de reblandecimiento de la brea o precursor carbonoso, según la aplicación deseada.Fractional distillation (preferably in vacuum or by dragging with steam or gas inert) for setting the pitch softening point or carbonaceous precursor, according to the desired application.

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Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Las breas son mayoritariamente producidas mediante la destilación del alquitrán de hulla. El alquitrán, una vez deshidratado y tras eliminar una primera fracción ligera de BTX (<5%), da lugar a las siguientes fracciones, atendiendo a los distintos cortes de destilación:Breas are mostly produced by distillation of coal tar. The tar, a once dehydrated and after removing a first light fraction of BTX (<5%), gives rise to the following fractions, attending to different distillation cuts:

\bullet?
Fracción de aceite de naftalina. Dentro de un rango de destilación <260ºC y con un contenido de naftaleno >50%, representa aproximadamente un 20% del primitivo alquitrán y es utilizado para la recuperación de la naftalina de alto valor comercial, y para la fabricación de aceites técnicos.Naphthalene oil fraction. Within a distillation range <260ºC and with a content of naphthalene> 50%, represents approximately 20% of the primitive tar and is used for the recovery of naphthalene from high commercial value, and for the manufacture of oils technicians

\bullet?
Fracción de aceite de antraceno. Mezcla compleja de hidrocarburos aromáticos policíclicos con rango de destilación 260-400ºC, compuesta principalmente por antraceno, fenantreno, fluoranteno, pireno y carbazol. Representa aproximadamente un 30% del primitivo alquitrán, y es un producto directamente comercializable para la producción de negro de humo, en fuerte competencia con diferentes residuos del petróleo. También sería comercialmente interesante convertir en brea la mayor parte de esta fracción.Fraction of anthracene oil. Complex mixture of polycyclic aromatic hydrocarbons with range Distillation 260-400ºC, mainly composed by anthracene, phenanthrene, fluorantene, pyrene and carbazole. It represents approximately 30% of the primitive tar, and is a directly marketable product for the production of black from smoke, in strong competition with different oil residues. It would also be commercially interesting to convert the largest Part of this fraction.

\bullet?
Brea. Producto más abundante de la destilación del alquitrán. Es un sólido negro con un punto de reblandecimiento aproximado de 30-250ºC, caracterizándose de forma básica por el contenido de sustancias insolubles en determinados disolventes, tales como tolueno y quinoleína. Es una mezcla compleja de hidrocarburos aromáticos policíclicos de tres o más anillos aromáticos condensados. Representa aproximadamente el 50% del alquitrán, y es la materia prima utilizada en la fabricación de electrodos para las industrias del aluminio y grafito.Pitch. Most abundant product of the distillation of tar. It is a black solid with a point of approximate softening of 30-250 ° C, characterized in a basic way by the substance content insoluble in certain solvents, such as toluene and Quinolein It is a complex mixture of aromatic hydrocarbons polycyclic of three or more condensed aromatic rings. It represents approximately 50% of the tar, and is the matter premium used in the manufacture of electrodes for industries of aluminum and graphite.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

Dado que el procedimiento para la obtención de brea únicamente consiste en la separación de aceites hasta ajustar el punto de reblandecimiento de la brea preexistente en el alquitrán, su producción puede ser considerada, por tanto, una operación puramente física. Así, la calidad de las breas obtenidas en el estado de la técnica está, por lo tanto, gobernada por la calidad de los alquitranes utilizados en el proceso de producción.Since the procedure for obtaining pitch only consists of the separation of oils until adjusted the softening point of the pre-existing pitch in the tar, its production can therefore be considered a purely physical operation. Thus, the quality of the obtained breas in the state of the art it is, therefore, governed by the quality of the tars used in the process of production.

La característica del alquitrán de hulla de ser un subproducto de las baterías de coque hace de esta materia prima un producto altamente inconsistente, y este inconveniente sólo es compensable mediante la formulación de mezclas adecuadas de alquitranes. En cualquier caso, todos los tipos de alquitrán y, por consiguiente, las breas obtenidas a partir de ellos, poseen partículas sólidas en suspensión (IQ primario, secundario y carry-over) además de distintos tipos de impurezas metálicas, identificables por su contenido en cenizas. Ambos contaminantes perjudican la calidad de la brea y/o hacen disminuir su potencial aplicación en materiales carbonosos avanzados.The characteristic of coal tar being A byproduct of coke batteries makes this raw material a highly inconsistent product, and this inconvenience is only compensable by formulating suitable mixtures of tars In any case, all types of tar and, for consequently, the breas obtained from them, possess solid particles in suspension (primary, secondary and carry-over) in addition to different types of impurities metallic, identifiable by its ash content. Both of them pollutants impair the quality of the pitch and / or decrease its potential application in advanced carbonaceous materials.

El aceite de antraceno se obtiene durante la destilación del alquitrán de hulla y se caracteriza por su rango de destilación, siendo éste el comprendido desde unos 260ºC hasta la temperatura correspondiente para el ajuste del punto de reblandecimiento de la brea obtenida como producto final (generalmente 400-410ºC). El aceite de antraceno está constituido mayoritariamente por hidrocarburos aromáticos de 2-4 anillos bencénicos y sus correspondientes heterocíclicos de O, N y S, siendo sus principales componentes fenantreno, antraceno, fluoranteno, carbazol y pireno. La elevada aromaticidad del aceite de antraceno y su característica de ser un producto destilado y totalmente destilable en todo su rango, hacen de este producto una materia prima altamente consistente en calidad, lo que sugiere la posibilidad de usos más nobles.Anthracene oil is obtained during coal tar distillation and is characterized by its range of distillation, this being the one from about 260 ° C until corresponding temperature for setting the point of pitch softening obtained as final product (generally 400-410 ° C). Anthracene oil It consists mainly of aromatic hydrocarbons of 2-4 benzene rings and their corresponding heterocyclics of O, N and S, being its main components phenanthrene, anthracene, fluorantene, carbazole and pyrene. High aromaticity of anthracene oil and its characteristic of being a Distilled and fully distilled product throughout its range, make of this product a raw material highly consistent in quality, which suggests the possibility of more noble uses.

Muchos de los hidrocarburos aromáticos presentes en el aceite de antraceno y algunos heteroaromáticos se transforman por tratamiento térmico lento, hasta 1000ºC en recipiente cerrado debidamente presurizado para evitar su evaporación, en materiales carbonosos anisótropos y grafitizables. Un tratamiento térmico a menor temperatura dejaría la transformación en un estado intermedio, la brea, si bien con bajos rendimientos. El proceso consiste en una condensación aromática deshidrogenativa que se genera por vía radicalaria. Dicho paso intermedio para la obtención de brea continua todavía bajo temperaturas excesivamente elevadas y bajos índices de conversión para aplicarse a escala industrial. Esto sugiere la posibilidad de inducir la condensación aromática mediante reacciones catalíticas que promuevan la generación de radicales, su condensación y deshidrogenación a temperaturas más bajas y un mayor rendimiento. Entre los posibles inductores ya conocidos para este tipo de reacciones se encuentran los catalizadores del tipo Friedel-Craft (BF_{3}/HF, AlCl_{3}) y el azufre. Tanto por la calidad de los productos finales como por los costes operativos y residuos/subproductos originados, estos catalizadores no son aconsejables, proponiéndose en este caso, y constituyendo un objetivo de la presente invención, la utilización de oxígeno, aire, aire empobrecido en oxígeno, y sus mezclas.Many of the aromatic hydrocarbons present in anthracene oil and some heteroaromatics are transformed by slow heat treatment, up to 1000ºC in closed container properly pressurized to prevent evaporation, in materials carbonaceous anisotropic and graffiti. A heat treatment to lower temperature would leave the transformation in an intermediate state, the pitch, although with low yields. The process consists of a dehydrogenative aromatic condensation that is generated via Radicalaria Said intermediate step for obtaining pitch continues still under excessively high and low temperatures Conversion rates to be applied on an industrial scale. This suggests the possibility of inducing aromatic condensation by catalytic reactions that promote the generation of radicals, their condensation and dehydrogenation at lower temperatures and higher performance. Among the possible inductors already known for this type of reactions are the catalysts of the type Friedel-Craft (BF 3 / HF, AlCl 3) and sulfur. Both for the quality of the final products and for the costs operational and waste / by-products originated, these catalysts they are not advisable, proposing in this case, and constituting a Object of the present invention, the use of oxygen, air, oxygen depleted air, and mixtures thereof.

El tratamiento con aire de alquitranes y breas, así como materiales compuestos, mesofase autosinterizables y fibras ha sido ya utilizado con distintas finalidades, tales como incrementar el peso molecular y punto de reblandecimiento de breas y alquitranes, evitar el hinchamiento durante la carbonización en materiales compuestos carbono/carbono y mesofase autosinterizable, y termoestabilizar las fibras antes de su carbonización.Air treatment of tars and breasts, as well as composite materials, self-interposing mesophase and fibers It has already been used for different purposes, such as increase the molecular weight and softening point of breasts and tars, avoid swelling during carbonization in carbon / carbon and mesophase composites, and thermostabilize the fibers before carbonization.

La patente US 4892642 describe la producción de breas a partir de alquitrán de hulla en tres etapas: un tratamiento térmico oxidativo a 350-400ºC y 1-3 atm, un tratamiento térmico bajo atmósfera inerte y una destilación fraccionada.US 4892642 describes the production of Breas from coal tar in three stages: a treatment thermal oxidative at 350-400ºC and 1-3 atm, a heat treatment under an inert atmosphere and a distillation fractional

La patente EP-A-0167046 describe la producción de una brea con bajo contenido en sólidos, mediante la oxidación con aire u oxígeno de una fracción de destilación seleccionada de alquitrán de hulla o un aceite pesado derivado de ella, mientras se calienta a temperaturas de 315-385ºC preferiblemente, aunque se menciona la posibilidad de trabajar desde una temperatura inferior (149ºC), hasta obtener un producto intermedio deseado. Este producto intermedio se somete posteriormente a destilación por arrastre (stripping) con vapor o un gas inerte, si bien dicha destilación podría eliminarse utilizando temperaturas más elevadas en la fase de oxidación. El resultado es una brea de impregnación utilizable especialmente para fabricar electrodos.The patent EP-A-0167046 describes the production of a pitch with low solids content, by oxidation with air or oxygen of a distillation fraction selected from coal tar or heavy oil derived from it, while heats at temperatures of 315-385 ° C preferably, although the possibility of working from a lower temperature (149ºC), until a product is obtained Desired intermediate. This intermediate product is subjected subsequently to distillation by stripping with steam or a inert gas, although such distillation could be removed using higher temperatures in the oxidation phase. The result is an impregnation pitch especially usable for manufacturing electrodes

En dicha patente no se contempla la posibilidad de introducir un tratamiento térmico intermedio para mejorar la calidad de la brea (en términos reológicos y carbono fijo) y el rendimiento final, ni se mencionan las condiciones de presión o el tiempo requerido para las etapas de procesamiento.This patent does not contemplate the possibility of introducing an intermediate heat treatment to improve the pitch quality (in rheological terms and fixed carbon) and the final performance, nor are the pressure conditions or the time required for the processing stages.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    
Descripción de la invenciónDescription of the invention

El procedimiento de la invención, comparado con el estado de la técnica, parte de una gama más amplia de materias primas, incluyendo fracciones petroquímicas aromáticas. Las breas obtenidas según la invención, en comparación con las propias del estado de la técnica, presentan una mayor calidad intrínseca y mejores propiedades con relación a la salud (carcinogénesis) y medio ambiente.The process of the invention, compared to the state of the art, part of a wider range of subjects premiums, including aromatic petrochemical fractions. The breas obtained according to the invention, in comparison with those of the state of the art, have a higher intrinsic quality and better properties in relation to health (carcinogenesis) and medium ambient.

La reacción del oxígeno del aire con el aceite de antraceno a temperaturas <400ºC y preferiblemente >350ºC, produce una condensación molecular a través de mecanismos que, a juzgar por la reactividad de los principales componentes del aceite de antraceno, parecen ser semejantes a los observados cuando se utiliza azufre como catalizador.The reaction of air oxygen with oil of anthracene at temperatures <400ºC and preferably> 350ºC, produces a molecular condensation through mechanisms that, to judge by the reactivity of the main oil components anthracene, seem to be similar to those observed when It uses sulfur as a catalyst.

Se ha observado que parámetros tales como temperatura, tiempo de residencia, flujo de gas (aire/oxígeno), carga y presión del reactor, alteran el transcurso de la reacción, favoreciendo o inhibiendo las reacciones de condensación aromática, que son críticas para la formación de estructuras moleculares compatibles para promover reacciones de condensación aromática en lugar de reacciones de polimerización y entrecruzamiento. Un tratamiento térmico adicional en atmósfera inerte, permite aumentar la planaridad de las moléculas y estabilizar el producto de reacción en términos de depurar posibles reacciones colaterales, lo que favorece su mojabilidad, aumenta su grafitizabilidad y mejora los rendimientos de la reacción en general.It has been observed that parameters such as temperature, residence time, gas flow (air / oxygen), reactor load and pressure, alter the course of the reaction, favoring or inhibiting aromatic condensation reactions, which are critical for the formation of molecular structures compatible to promote aromatic condensation reactions in place of polymerization and crosslinking reactions. A additional heat treatment in an inert atmosphere, allows to increase the flatness of the molecules and stabilize the reaction product in terms of debugging possible side reactions, which favors its wettability, increases its graffiti and improves reaction yields in general.

Las breas producidas mediante la presente invención muestran una sustancial reducción de componentes cancerígenos debido a su limitada presencia en el aceite de antraceno y su reacción a través de las condiciones de operación propuestas. Al mismo tiempo, la realización de una destilación fraccionada en vacío, junto con la distribución de pesos moleculares que se alcanza mediante las condiciones de operación seleccionadas, generan una brea con una volatilidad reducida lo que implica un sustancial beneficio medioambiental.Breas produced by this invention show a substantial reduction of components carcinogens due to its limited presence in the oil of anthracene and its reaction through the operating conditions proposals. At the same time, performing a distillation fractionated in vacuum, together with the molecular weight distribution which is achieved through the selected operating conditions, generate a pitch with reduced volatility which implies a substantial environmental benefit.

La reacción del aceite de antraceno con el aire genera como subproductos/efluentes únicamente agua (ligeramente contaminada con amoníaco y equivalente en composición a las aguas amoniacales obtenidas durante el proceso de destilación del alquitrán) y una corriente gaseosa que contiene aire empobrecido, CO y CO_{2}. Al estar exenta de partículas sólidas e impurezas metálicas, la brea o el material carbonoso resultante no tendrán tales componentes.The reaction of anthracene oil with air generates only by-products / effluents only water (slightly contaminated with ammonia and water composition equivalent ammonials obtained during the distillation process of tar) and a gaseous stream containing depleted air, CO and CO 2. Being free of solid particles and impurities metallic, the pitch or the resulting carbonaceous material will not have such components.

Según las condiciones de reacción seleccionadas, la brea resultante puede generar coques que observados bajo microscopio con luz polarizada pueden presentarse 100% anisotrópicos o 100% isotrópicos, dependiendo de las propiedades de la brea de que se trate.Depending on the reaction conditions selected, the resulting pitch can generate cokes that observed under polarized light microscope may present 100% anisotropic or 100% isotropic, depending on the properties of the pitch of which be concerned.

A la vista de las características ventajosas de las breas obtenidas mediante el procedimiento de la invención, esas breas son adecuadas para aplicaciones pertenecientes al campo de los precursores carbonosos, y en particular para la manufactura de electrodos para la industria del aluminio, electrodos de grafito y grafito sintético en general, ligantes para la industria de refractarios, materiales hidrófugos y pasta electrometalúrgica.In view of the advantageous features of the breasts obtained by the process of the invention, those Breas are suitable for applications belonging to the field of carbonaceous precursors, and in particular for the manufacture of electrodes for the aluminum industry, graphite electrodes and synthetic graphite in general, binders for the industry refractories, water repellent materials and electrometallurgical paste.

A causa de la baja selectividad de la reacción, el aceite de antraceno que no reacciona puede ser directamente comercializable, según las habituales aplicaciones de dicha materia prima obtenida por destilación del alquitrán. Adicionalmente, el aumento de la concentración de antraceno/fenantreno, por ser componentes poco reactivos, ocasionaría que dicha fracción promoviera el interés actual en la fabricación de pasta de antraceno.Because of the low selectivity of the reaction, anthracene oil that does not react can be directly marketable, according to the usual applications of said matter premium obtained by tar distillation. Additionally, the increase in anthracene / phenanthrene concentration, because poorly reactive components, would cause that fraction promote current interest in pasta making anthracene.

Durante el proceso se generan tres situaciones fenomenológicas derivadas de reacciones colaterales a evitar:During the process three situations are generated phenomenological derived from collateral reactions to avoid:

1.one.
Formación de gomas/estructuras entrecruzadas.Formation of gums / structures crisscrossed

2.2.
Generación de partículas sólidas.Particle generation solid.

3.3.
Generación de estructuras de elevado peso molecular.Generation of high structures molecular weight.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

Las condiciones de procesamiento se determinaron con el fin de evitar las reacciones colaterales previamente mencionadas, al tiempo que se maximiza el rendimiento, la economía y seguridad del proceso. Por este motivo se seleccionaron los siguientes parámetros de operación:The processing conditions were determined in order to avoid collateral reactions previously mentioned, while maximizing performance, economy and process safety For this reason the following operation parameters:

\bullet?
Temperatura: 250-400ºC, preferiblemente 350-400ºC.Temperature: 250-400 ° C, preferably 350-400 ° C.

\bullet?
Presión: 5-10 bar g.Pressure: 5-10 bar g.

\bullet?
Flujo específico de aire (21% O_{2}): 0,1-0,25 kg/kg de aceite de antraceno.Specific air flow (21% O2): 0.1-0.25 kg / kg of oil anthracene.

\bullet?
Tiempo de residencia en reacción: 2-10 segundos, preferiblemente 6-10 segundos.Residence time in reaction: 2-10 seconds, preferably 6-10 seconds

\bullet?
Conversión en una sola etapa: \leq40%. Mediante etapas sucesivas de transformación se alcanzan rendimientos netos superiores al 60%.Conversion in a single stage: ≤40%. Successive stages of transformation are achieved net returns greater than 60%.

\bullet?
Tratamiento térmico en atmósfera inerte: 340-400ºC, 3-10 horas, 0-10 bar g, preferiblemente 370-400ºC, presión atmosférica y 4-6 horas.Atmospheric heat treatment inert: 340-400 ° C, 3-10 hours, 0-10 bar g, preferably 370-400ºC, atmospheric pressure and 4-6 hours.

\bullet?
Destilación al punto de reblandecimiento: Según la aplicación. Para aplicaciones convencionales entre 85-250ºC, Mettler.Distillation to the point of softening: According to the application. For applications conventional between 85-250ºC, Mettler.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

De acuerdo con la invención el procedimiento se realiza mediante la aplicación secuencial combinada en tres etapas:According to the invention the procedure is performed by sequential application combined in three stages:

\bullet?
Tratamiento térmico oxidativo (reacción).Oxidative heat treatment (reaction).

\bullet?
Tratamiento térmico en atmósfera inerte (estabilización).Atmospheric heat treatment inert (stabilization).

\bullet?
Destilación fraccionada en vacío (ajuste del punto de reblandecimiento y agotamiento de componentes volátiles).Vacuum fractional distillation (softening point setting and component depletion volatile)

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

La brea así obtenida, en comparación con la producida según procedimientos estándar, por ejemplo EP-A-0167046, proporciona rendimientos en torno al 50%. Es una brea utilizable en múltiples aplicaciones y presenta mejores propiedades con relación a la salud (contenido en componentes cancerígenos) y medio ambiente (contenido en componentes volátiles).The pitch thus obtained, compared to the produced according to standard procedures, for example EP-A-0167046, provides yields around 50%. It is a pitch usable in multiple applications and presents better properties in relation to health (content in carcinogenic components) and environment (content in volatile components).

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    
Descripción de los dibujosDescription of the drawings

Para realizar el procedimiento de la invención se utilizó, sin carácter vinculante o limitativo, la planta piloto cuyo esquema se ilustra en la Figura 1 adjunta, en la cual las respectivas referencias numéricas designan:To perform the process of the invention the pilot plant was used, without binding or limiting nature whose scheme is illustrated in the attached Figure 1, in which the respective numerical references designate:

1.one.
Reactor.Reactor.

2.2.
Bombas de recirculación.Recirculation pumps

3.3.
Sistema de dosificación de reactivo (aire/oxígeno).Reagent Dosing System (air / oxygen).

4.Four.
Mezclador estático.Static mixer.

5.5.
Analizador de oxígeno.Oxygen analyzer

6.6.
Depósito de tratamiento térmico.Heat treatment tank.

7.7.
Columna de destilación para el ajuste del punto de reblandecimiento.Distillation column for setting the point of softening.

8.8.
Regulador de presión.Pressure regulator.

9.9.
Reguladores de temperatura.Temperature regulators

10.10.
Sistemas de calentamiento.Heating systems.

11.eleven.
Recogida de venteos.Collection of vents.

12.12.
Entrada de aceite de antraceno.Anthracene oil inlet.

13.13.
Purga.Purge.

14.14.
Recirculación del aceite de antraceno que no reacciona.Anthracene oil recirculation that does not reaction to.

15.fifteen.
Salida de brea.Pitch output

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    
Ejemplos Examples

Los ejemplos siguientes corresponden a formas de realización de la invención, que se dan a título no limitativo.The following examples correspond to ways of embodiment of the invention, which are given by way of non-limitation.

Como materia prima preferible se utiliza aceite de antraceno procedente de la destilación del alquitrán de hulla, con las siguientes características promedio (aspecto no limitativo):Oil is used as a preferable raw material of anthracene from coal coal distillation, with the following average characteristics (aspect no limitative):

1one

De acuerdo con las características ventajosas de la invención, pueden ser utilizadas sin ningún inconveniente en cuanto calidad del producto generado, distintas fracciones carboquímicas, mediante ampliación o estrechamiento del rango de destilación propuesto. La única modificación sustancial que se obtiene será aquella derivada de un mayor o menor rendimiento del proceso.In accordance with the advantageous characteristics of The invention can be used without any inconvenience in how much quality of the product generated, different fractions carbochemicals, by expanding or narrowing the range of proposed distillation. The only substantial modification that is obtained will be that derived from a greater or lesser yield of process.

Si se utilizan aceites no carboquímicos o componentes con alto contenido en heteroátomos y/o componentes con elevado contenido en estructuras nafténicas y cadenas laterales, la reacción ha de ser controlada con precaución para evitar la formación de gomas y estructuras entrecruzadas. Se recomienda la maximización de la temperatura y reducir la conversión a una sola etapa.If non-carbochemical oils are used or components with a high content of heteroatoms and / or components with high content in naphthenic structures and side chains, the reaction must be controlled with caution to avoid formation of gums and cross-linked structures. The temperature maximization and reduce conversion to one stage.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    
Ejemplo 1Example 1

En la planta piloto descrita anteriormente se procesó una muestra de aceite de antraceno bajo las siguientes condiciones:In the pilot plant described above, processed a sample of anthracene oil under the following terms:

\bullet?
Temperatura: 300ºC.Temperature: 300ºC.

\bullet?
Tiempo de residencia: 6 segundos.Residence time: 6 seconds.

\bullet?
Caudal específico de aire: 60 Nl/h aire por kg de aceite.Specific air flow: 60 Nl / h air per kg of oil.

\bullet?
Presión: 5 bar g.Pressure: 5 bar g.

\bullet?
Tratamiento térmico: 400ºC, 5 horas, 10 bar g.Heat treatment: 400ºC, 5 hours, 10 bar g.

\bullet?
Destilación: Ajuste al punto de reblandecimiento 90ºC, Mettler.Distillation: Adjustment to the point of softening 90 ° C, Mettler.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

Se obtuvo una brea con las siguientes características, en comparación con una brea de impregnación estándar, y el rendimiento neto en brea fue 55%:A pitch was obtained with the following characteristics, compared to an impregnation pitch standard, and the net yield in brea was 55%:

22

Se observa el sustancial incremento en las propiedades Teológicas de la brea obtenida, medidas a través de la tasa de filtración e incrementos en resina beta y carbono fijo.The substantial increase in Theological properties of the pitch obtained, measured through the filtration rate and increases in beta resin and fixed carbon.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    
Ejemplo 2Example 2

En la planta piloto descrita anteriormente se procesó una muestra de aceite de antraceno bajo las siguientes condiciones:In the pilot plant described above, processed a sample of anthracene oil under the following terms:

\bullet?
Temperatura: 350ºC.Temperature: 350ºC.

\bullet?
Tiempo de residencia: 4 segundos.Residence time: 4 seconds.

\bullet?
Caudal específico de aire: 60 Nl/h aire por kg de aceite de antraceno.Specific air flow: 60 Nl / h air per kg of anthracene oil.

\bullet?
Presión: 5 bar g.Pressure: 5 bar g.

\bullet?
Tratamiento térmico: 400ºC, 5 horas, 10 bar g.Heat treatment: 400ºC, 5 hours, 10 bar g.

\bullet?
Destilación: Ajuste al punto de reblandecimiento 90ºC, Mettler.Distillation: Adjustment to the point of softening 90 ° C, Mettler.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

Se obtuvo una brea con las siguientes características, en comparación con una brea de impregnación estándar, y el rendimiento neto en brea fue 38%:A pitch was obtained with the following characteristics, compared to an impregnation pitch standard, and the net yield in brea was 38%:

33

44

Se observa que el control de la conversión y una mayor temperatura de reacción (respecto del Ejemplo 1) proporcionan un producto con tasa de filtración mejorada y una menor generación de insolubles en quinoleína, como consecuencia de una menor generación de estructuras entrecruzadas, que son compuestos de elevado peso molecular y, al realizarse el proceso en un menor tiempo, una menor generación de sólidos.It is noted that conversion control and a higher reaction temperature (with respect to Example 1) provide a product with improved filtration rate and lower generation of insoluble quinolein, as a result of a lower generation of crosslinked structures, which are composed of high molecular weight and, when the process is performed in a lower time, less generation of solids.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    
Ejemplo 3Example 3

En la planta piloto descrita anteriormente se procesó una muestra de aceite de antraceno bajo las siguientes condiciones:In the pilot plant described above, processed a sample of anthracene oil under the following terms:

\bullet?
Temperatura: 350ºC.Temperature: 350ºC.

\bullet?
Tiempo de residencia: 4 segundos.Residence time: 4 seconds.

\bullet?
Caudal específico de aire: 60 Nl/h aire por kg de aceite de antraceno.Specific air flow: 60 Nl / h air per kg of anthracene oil.

\bullet?
Presión: 5 bar g.Pressure: 5 bar g.

\bullet?
Tratamiento térmico: 400ºC, 5 horas, 10 bar g.Heat treatment: 400ºC, 5 hours, 10 bar g.

\bullet?
Destilación: Ajuste al punto de reblandecimiento 110ºC, Mettler.Distillation: Adjustment to the point of softening 110 ° C, Mettler.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

Se obtuvo una brea con las siguientes características, en comparación con una brea de impregnación estándar, y el rendimiento neto en brea fue 35%:A pitch was obtained with the following characteristics, compared to an impregnation pitch standard, and the net yield in pitch was 35%:

55

En este ejemplo la brea resultante sería adecuada para su aplicación como brea ligante para electrodos de la industria del aluminio. Cuando se requiere una mayor proporción de insolubles en quinoleína, es posible preparar mezclas con una brea carboquímica con alto contenido de insolubles, en cuyo caso se obtendría una brea con resina beta y carbono fijo (normalizado al nivel de insolubles) con parámetros mejorados.In this example the resulting pitch would be suitable for application as a binding pitch for electrodes of the aluminum industry When a higher proportion of insoluble in quinolein, it is possible to prepare mixtures with a pitch carbochemical with high insoluble content, in which case it would obtain a pitch with beta resin and fixed carbon (normalized to insoluble level) with improved parameters.

A partir de las propiedades anteriores, se deducen las potenciales ventajas del proceso para generar precursores de carbono con menor contenido en compuestos cancerígenos (B[a]P equiv.) y un menor impacto medioambiental (ausencia de componentes volátiles a 360ºC).From the previous properties, it deduce the potential advantages of the process to generate carbon precursors with lower compound content carcinogens (B [a] P equiv.) and less impact environmental (absence of volatile components at 360 ° C).

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    
Ejemplo 4Example 4

En la unidad piloto descrita anteriormente se procesó una muestra de aceite de antraceno bajo las siguientes condiciones:In the pilot unit described above, processed a sample of anthracene oil under the following terms:

\bullet?
Temperatura: 350ºC.Temperature: 350ºC.

\bullet?
Tiempo de residencia: 4 segundos.Residence time: 4 seconds.

\bullet?
Caudal específico de aire: 60 Nl/h aire por kg de aceite de antraceno.Specific air flow: 60 Nl / h air per kg of anthracene oil.

\bullet?
Presión: 5 bar g.Pressure: 5 bar g.

\bullet?
Tratamiento térmico: Ninguno.Heat treatment: None.

\bullet?
Destilación: Ajuste al punto de reblandecimiento 90ºC, Mettler.Distillation: Adjustment to the point of softening 90 ° C, Mettler.

       \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
    

Se obtuvo una brea con las siguientes características, en comparación con una brea de impregnación estándar, y el rendimiento neto en brea fue del 35%. También se exponen en la tabla siguiente, a título de comparación adicional, los resultados de la muestra obtenida en el Ejemplo 2 como referencia de la eficacia del tratamiento térmico intermedio recomendado por la invención.A pitch was obtained with the following characteristics, compared to an impregnation pitch standard, and the net yield in pitch was 35%. I also know set forth in the following table, by way of additional comparison, the results of the sample obtained in Example 2 as reference of the efficiency of the intermediate heat treatment recommended by the invention.

66

En este caso se observa cómo la aplicación de un tratamiento térmico de estabilización mejora la tasa de filtración (propiedades reológicas). Al mismo tiempo se verifica la influencia sobre la resina beta, carbono fijo y rendimiento global del tratamiento térmico.In this case it is observed how the application of a stabilization heat treatment improves filtration rate (rheological properties). At the same time the influence is verified on beta resin, fixed carbon and overall performance of heat treatment.

Claims (2)

1. Procedimiento para producir breas a partir de alquitranes y sus destilados, realizado en tres etapas: tratamiento térmico oxidativo, tratamiento térmico en atmósfera inerte, y destilación fraccionada, caracterizado porque la etapa de tratamiento térmico oxidativo se realiza a una temperatura menor que 400ºC, una presión menor que 10 bar g y un tiempo de residencia en el intervalo entre 2-10 segundos, y preferiblemente 350-400ºC, 5-10 bar g y 6-10 segundos, utilizando como reactivo aire, oxígeno, aire empobrecido en oxígeno, o sus mezclas.1. Procedure to produce breasts from tars and their distillates, carried out in three stages: oxidative heat treatment, inert atmosphere heat treatment, and fractional distillation, characterized in that the oxidative heat treatment stage is carried out at a temperature less than 400 ° C, a pressure less than 10 bar g and a residence time in the range between 2-10 seconds, and preferably 350-400 ° C, 5-10 bar g and 6-10 seconds, using as reactive air, oxygen, oxygen depleted air, or their mixtures 2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque como subproducto se obtiene aceite de antraceno que presenta una concentración de antraceno/fenantreno incrementada.2. Method according to claim 1, characterized in that as a by-product anthracene oil is obtained which has an increased anthracene / phenanthrene concentration.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0800466B1 (en) * 2008-03-05 2016-05-17 Saint Gobain Cerâmicas & Plásticos Ltda process of developing an ecological bonding system for a refractory mass
US8747651B2 (en) * 2008-05-22 2014-06-10 Graftech International Holdings Inc. High coking value pitch
RU2477744C1 (en) * 2011-11-29 2013-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" Method for obtaining oil pitches
JP6076147B2 (en) * 2013-03-11 2017-02-08 株式会社クレハ Manufacturing method of high softening point pitch
KR102207835B1 (en) * 2013-12-23 2021-01-26 재단법인 포항산업과학연구원 Method for preparing pitch for carbon material using coal tar distillate and pitch for carbon material prepared by the same
CN108003910B (en) * 2016-10-27 2020-06-19 宝武炭材料科技有限公司 Preparation method of high-softening-point environment-friendly asphalt, asphalt and application
CN107446606B (en) * 2017-08-30 2024-01-23 西北大学 Process and device for producing modified asphalt, aliphatic hydrocarbon and aromatic hydrocarbon from coal tar
KR102202219B1 (en) * 2018-12-13 2021-01-12 재단법인 한국탄소융합기술원 Method for densifying carbon block
US11248172B2 (en) 2019-07-23 2022-02-15 Koppers Delaware, Inc. Heat treatment process and system for increased pitch yields
CN111518583B (en) * 2020-04-20 2021-03-05 华中科技大学 Solid waste pyrolysis liquid phase product fused salt gradient treatment impurity removal and quality improvement device
RU2744579C1 (en) * 2020-06-01 2021-03-11 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for obtaining binding pitch

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4146048A (en) * 1977-05-02 1979-03-27 Prefco Productions, Inc. Fire damper and method of fabrication
GB2115437B (en) * 1982-02-15 1985-10-02 Nippon Oil Co Ltd Pitch for carbon fibers
US4664774A (en) * 1984-07-06 1987-05-12 Allied Corporation Low solids content, coal tar based impregnating pitch
US4892642A (en) * 1987-11-27 1990-01-09 Conoco Inc. Process for the production of mesophase

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