FR2486092A1 - PITCHER-LIKE PRODUCTS AND PROCESS FOR OBTAINING SAME - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE DES PRODUITS DU TYPE DES BRAIS. ON OBTIENT CES PRODUITS EN CHAUFFANT DES HUILES D'ORIGINE CARBO- OU PETROLEOCHIMIQUES DE PEU DE VALEUR AVEC DES QUANTITES DE 15 - 25 DE SOUFRE. LE PROCEDE DONNE A VOLONTE DES BRAIS PLUS OU MOINS DURS.THE INVENTION CONCERNS PRODUCTS OF THE BRAIS TYPE. THESE PRODUCTS ARE OBTAINED BY HEATING OILS OF CARBO- OR PETROLEOCHEMICAL ORIGIN OF LOW VALUE IN QUANTITIES OF 15 - 25 SULFUR. THE PROCESS GIVES MORE OR LESS HARD BRAIS AT WILL.
Description
Produits du type des brais et procédé Rour leur obtention. L'inventionPitch type products and the Rour process for obtaining them. The invention
concerne de nouveaux produits du type des brais et un procédé pour leur obtention. Elle concerne plus particulièrement des produits pouvant 8tre obtenus par réaction d'huile provenant du charbon ou du relates to new products of the pitch type and a process for obtaining them. It relates more particularly to products which can be obtained by reaction of oil from coal or
pétrole avec le soufre.petroleum with sulfur.
Les brais obtenus normalement par distillation des goudrons trouvent une utilisation très variée par exemple comme liants pour des agglomérés, pour des charbons artificiee1 pour des électrodes, pour des substances minérales ou des fibres de cellulose, pour fabriquer du goudron pour routes, des feuilles de couverture de toits, ou des cokes de brais ainsi que dans des vernis, des produits d'enduction isolants ou pour The pitches normally obtained by distillation of tars find a very varied use for example as binders for agglomerates, for artificial coals for electrodes, for mineral substances or cellulose fibers, for making tar for roads, roofing sheets of roofs, or coke of pitches as well as in varnishes, insulating coating products or for
des masses isolantes. Pour cette raison il existe une deman- insulating masses. For this reason there is a demand
de économique importante pour ces produits et on recherche des possibilités d'augmenter artificiellement les important for these products and we are looking for possibilities to artificially increase the
ressources en brais de façon correspondant à la demande. pitches in line with demand.
D'un autre c8té il n'existe pour certaines huiles de goudron se formant dans la distillation du goudron ainsi que pour certaines fractions de la distillation du pétrole que des possibilités d'utilisation limitées, de telle sorte qu'il parait logique du point de vue de l'utilisation de la matière première de transformer ces huiles en substances ressemblant à des brais de plus On the other hand, there are only limited possibilities of use for certain tar oils forming in the distillation of tar as well as for certain fractions of the distillation of petroleum, so that it seems logical from the point of view view of using the raw material to transform these oils into more like pitches
grande valeur.great value.
L'invention a donc pour but la préparation de The object of the invention is therefore to prepare
produits ressemblant à du brai à partir de telles huiles. pitch-like products from such oils.
La solution selon l'invention consiste en des produits nou- The solution according to the invention consists of new products.
veaux ressemblant à des brais avec une température de ramollissement dans le domaine de 70-18000, une teneur en soufre de 4-9%o, une teneur en constituants insolubles dans la quinoléine de 0,2 - 3% et une teneur en constituants insolubles lans le toluène de 32 - 50%, et tun rapport grazing-like calves with a softening temperature in the range of 70-18000, a sulfur content of 4-9% o, a content of constituents insoluble in quinoline of 0.2 - 3% and a content of insoluble constituents in toluene from 32 - 50%, and tun ratio
O/H de 1,25 - 1,65.O / H from 1.25 - 1.65.
Ia préparation de ces brais artificiels a lieu par réaction d'huiles provenant du charbon ou du pétrole avec 15 - 25% en poids de soufre à des températures de 115-16000 et immédiatement après par chauffage de plusieurs heures de l'adduct huile de goudron - soufre à des températures Ia preparation of these artificial pitches takes place by reaction of oils from coal or petroleum with 15 - 25% by weight of sulfur at temperatures of 115-16000 and immediately after by heating for several hours the tar oil adduct - sulfur at temperatures
de 180 - 30000.from 180 - 30000.
La réaction du soufre avec des huiles de goudron ou des huiles minérales, appelée sulfuration de ces huiles, est connue. Dans cette opération, on traite les huiles avec environ 1 - 2o de soufre à chaud (environ 200 0), opération dans laquelle a lieu un épaississement des huiles et il se The reaction of sulfur with tar oils or mineral oils, known as sulfurization of these oils, is known. In this operation, the oils are treated with approximately 1 - 2o of sulfur hot (approximately 200 0), an operation in which a thickening of the oils takes place and
forme des lubrifiants consistants.forms consistent lubricants.
Dans d'autres procédés, on fait bouillir le goudron ou l'huile minérale ou de goudron avec addition de colophane ou d'huile de résine avec de l'acide sulfurique dilué et on prépare ainsi un caoutchouc synthétique, une résine modifiée In other processes, the tar or mineral oil or tar is boiled with addition of rosin or resin oil with dilute sulfuric acid and thus a synthetic rubber, a modified resin is prepared
ou de l'asphalte artificielle.or artificial asphalt.
Dans le brevet français no 1 112 076, on décrit la fabrication d'asphalte artificielle par traitement de goudron ou d'huile de goudron par le soufre ou le chlorure In French Patent No. 1,112,076, the manufacture of artificial asphalt is described by treatment of tar or tar oil with sulfur or chloride.
de soufre. Dans cette réaction, on obtient une solidifica- sulfur. In this reaction, a solidification is obtained.
tion par une addition du soufre sur les double liaisons présentes et on n'observe pas de dégagement de gaz, étant donné que la température d'environ 10000 est trop basse pour des réactions de condensation A l'opposé de ceci, on traite, selon le brevet allemand DRP 332 888, des résidus d'anthracène contenant du soufre (environ 1 - 2%.) suffisamment longtemps et suffisamment énergiquement par du soufre jusqu'à ce qdil se forme une substance utilisable comme remplacement de l'asphalte. De même, on décrit dans le brevet britannique no 306 421 du brai comme produit de polymérisation d'huiles tion by addition of sulfur on the double bonds present and no gas evolution is observed, since the temperature of about 10000 is too low for condensation reactions. In contrast to this, we treat, according to German patent DRP 332 888, anthracene residues containing sulfur (approximately 1 - 2%.) long enough and sufficiently energetically with sulfur until a substance can be used as a replacement for asphalt. Likewise, British Patent No. 306,421 describes pitch as an oil polymerization product.
2486-0922486-092
de goudron et de soufre. De même que dans les deux documents précédents, on fait toutefois réagir ici aussi avec relativement peu (1-3%) de soufre à 200-300 0, c'est-à-dire que le soufre introduit se dégage presque quantitativement sous forme d'hydrogène sulfuré. A l'opposé, selon l'invention, on prépare des produits du type des brais en mélangeant des huiles provenant du charbon ou aussi du pétrole avec 15-25% de soufre à des températures de 115-160o0, c'est-à-dire à des températures tar and sulfur. As in the two preceding documents, however, here too, the reaction is reacted with relatively little (1-3%) sulfur at 200-300 0, that is to say that the sulfur introduced is released almost quantitatively in the form of hydrogen sulfide. In contrast, according to the invention, products of the pitcher type are prepared by mixing oils from coal or also petroleum with 15-25% sulfur at temperatures of 115-160o0, that is to say say at temperatures
légèrement au-dessus de la température de fusion du soufre. slightly above the melting point of sulfur.
Pendant cette opération se produisent déjà les premières réactions. Le soufre s'additionne aux centres réactifs During this operation the first reactions already occur. Sulfur adds to reactive centers
présents dans les huiles. Il se forme les premières réticu- present in oils. The first reticu-
lations et la viscosité du mélangé réactionnel augmente. lations and the viscosity of the reaction mixture increases.
Pour une élévation de température supplémentaire au-dessus de 180o0 commence la deuxième possibilité de réaction du soufre. Il agit comme déshydrogénant et se dégage sous forme d'hydrogène sulfuré. Pendant cette opération, il se forme dans les huiles de nouveaux centres réaetifs, qui peuvent réticuler soit directement les uns avec les autres, soit par des ponts soufre. Par variation de la quantité de soufre comme aussi de la durée réactionnelle et des températures réactionnelles, on peut régler dans le domaine de 70-1800 n'importe quelle température de For an additional temperature rise above 180o0 the second possibility of sulfur reaction begins. It acts as a dehydrogenator and is released in the form of hydrogen sulfide. During this operation, new reactive centers are formed in the oils, which can crosslink either directly with each other, or by sulfur bridges. By varying the quantity of sulfur as well as the reaction time and the reaction temperatures, it is possible to adjust in the range of 70-1800 any temperature of
ramollissement.softening.
Pour assurer la plasticité des brais selon l'invention, on a utilisé des additions de soufre en % par rapport aux équivalents hydrogènes stoechiométriques des huiles utilisées, chaque fois en dessous de 40%, en utilisant de l'huile d'anthracène filtrée même en To ensure the plasticity of the pitches according to the invention, sulfur additions were used in% relative to the stoichiometric hydrogen equivalents of the oils used, each time below 40%, using filtered anthracene oil even in
dessous de 25%.below 25%.
Comme matière de départ, on peut utiliser tant des huiles provenant du charbon que des huiles provenant du pétrole comme les huiles d'anthracène (domaine d'ébullition (300-450oC), des huiles de lavage (domaine d'ébullition 230 - 29000) ou aussi les huiles résidus de pyrolyse provenant d'installations d'oléfines et leurs As starting material, it is possible to use both oils from coal and oils from petroleum such as anthracene oils (boiling range (300-450oC), washing oils (boiling range 230 - 29000) or also the pyrolysis residue oils from olefin plants and their
fractions de distillation (domaine de distillation 210-41O00). distillation fractions (distillation domain 210-41O00).
Ces huiles sont transformées presque quantitativement. These oils are processed almost quantitatively.
Il n'est pas nécessaire de chasser ensuite l'huile. There is no need to flush out the oil afterwards.
Les brais obtenus selon l'invention se caractéri- The pitches obtained according to the invention are characterized
sent par une faible teneur (0,2 - 3%) en constituants insolubles dans la quinoléine, alors que les teneurs en constituants solubles dans le toluène avec 30 - 50% se trouvent dans le domaine de bons brais commerciaux normaux et durs. Jinsi les brais selon l'invention sont utilisables par exemple pour l'isolation, le recouvrement feels by a low content (0.2 - 3%) of constituents insoluble in quinoline, while the contents of constituents soluble in toluene with 30 - 50% are in the field of good normal and hard commercial pitches. Thus the pitches according to the invention can be used for example for insulation, covering
ou l'étanchéification.or sealing.
les exemples suivants décrivent les brais selon l'invention et leur préparation: the following examples describe the pitches according to the invention and their preparation:
EXEMPLE t -EXAMPLE t -
On mélange 250 g d'huile d'anthracène filtrée, une fraction liquide provenant de la distillation du goudron de houille (domaine de distillation 300-45000) à 13000 pendant 15 mn, respectivement avec 15 et 16,25% en poids de soufre liquide, puis on chauffe pendant 1,5 h à 2800C. Apartir de 1700 commence un fort dégagement d'hydrogène sulfuré et on sépare ces gaz dans une lessive de soude de façon connue en soi. On laisse les mélanges réactionnels pendant encore 1 heure à 2800C. Après refroidissement, on obtient 2 brais dont les propriétés sont représentées dans le tableau suivant et qu'on compare avec un échantillon témoin, pour lequel on a soumis l'huile d'anthracène filtrée 250 g of filtered anthracene oil, a liquid fraction from the distillation of coal tar (distillation range 300-45000) are mixed at 13000 for 15 min, respectively with 15 and 16.25% by weight of liquid sulfur , then it is heated for 1.5 h at 2800C. From 1700 onwards a strong release of hydrogen sulfide begins and these gases are separated in a sodium hydroxide solution in a manner known per se. The reaction mixtures are left for a further 1 hour at 2800C. After cooling, 2 pitches are obtained, the properties of which are shown in the following table and which are compared with a control sample, to which the filtered anthracene oil has been subjected.
au même traitement thermique sans addition de soufre. at the same heat treatment without addition of sulfur.
(Tableau 1 page suivante)(Table 1 next page)
Tableau 1Table 1
Addition de soufre (% en poids) 15Addition of sulfur (% by weight) 15
EP /-OC 7 (K.S.)1 69EP / -OC 7 (K.S.) 1 69
Teneur en S (%) 4,35S content (%) 4.35
QI (%)2) 0,3IQ (%) 2) 0.3
TI (%)3) 32,9TI (%) 3) 32.9
Rapport C/H 1,62 Rendement (%)4) 83 16,25 Echantillon témoin C / H ratio 1.62 Yield (%) 4) 83 16.25 Control sample
94 -94 -
,01 1,21. 01 1.21
0,5 0,00.5 0.0
36,8 0,0536.8 0.05
1,62 1,351.62 1.35
82 -82 -
1) Température de ramollissement selon Krâmer-Sarnow 2) QI = Constituants insolubles dans la quinoléine 3) TI - Constituants insolubles dans le toluène 4) Par rapport à l'huile d'anthracène utilisée 1) Softening temperature according to Krâmer-Sarnow 2) IQ = Constituents insoluble in quinoline 3) TI - Constituents insoluble in toluene 4) Compared to the anthracene oil used
EXEMPLES. 2 - 5 -EXAMPLES. 2 - 5 -
On mélange différentes huiles provenant du charbon ou du pétrole de façon analogue au mode opératoire donné dans l'exemple 1 à 130-150 avec différentes quantités de soufre, on chauffe 1,5 h à 260-2800C et on laisse 2 heures Different oils from coal or petroleum are mixed in a similar manner to the procedure given in Example 1 at 130-150 with different quantities of sulfur, heated 1.5 h at 260-2800C and left for 2 hours
à cette température.at this temperature.
Les caractéristiques des brais obtenus sont portés dans le tableau suivant: Huile introduite The characteristics of the pitches obtained are given in the following table: Oil introduced
Tableau 2Table 2
Huile de Mélange, Mélange lavage dhuiles d'huiles de gou- de de dron de goudron goudron houille de de houille houille Oil Mixture, Mixture washing oils of tar drone tar oils tar coal hard coal
(Domaine d'ébul-(Field of ebul-
_ __ lition de 210-28G0)_ __ 210-28G0 edition)
Addition de sou-Addition of sou-
fre (poids %) 25 w oC_7(L.s) 82 Teneur en S (%) 5,57 fre (weight%) 25 w oC_7 (L.s) 82 S content (%) 5.57
QI (%) 0,3IQ (%) 0.3
TI (%) 42,1TI (%) 42.1
Rapport C/H 1,55 Rendement(%)) 102 1) Par rapport à l'huile ,07 1, - 41,1 1,55 utilisée. 8,90 3,1 ,7 1,62 Fraction d'huile de pyrolyse provenant du vapocraquage du gazoil en oléfines 7,64 0,2 34,3 1,27 C / H ratio 1.55 Yield (%)) 102 1) Compared to the oil, 07 1, - 41.1 1.55 used. 8.90 3.1, 7 1.62 Fraction of pyrolysis oil from the steam cracking of diesel oil into olefins 7.64 0.2 34.3 1.27
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