RU2008297C1

RU2008297C1 - Binding for carbonaceous material preparing and articles made of theirs

Info

Publication number: RU2008297C1
Authority: RU
Inventors: Виталий Васильевич Крюков; Ахнаф Хабибович Гайсин; Владимир Николаевич Желнин; Марина Анатольевна Блудян
Original assignee: Виталий Васильевич Крюков; Ахнаф Хабибович Гайсин; Владимир Николаевич Желнин; Марина Анатольевна Блудян
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: carbonaceous materials. SUBSTANCE: binding on coal pitch-base has additionally products obtained by treatment of resin after petroleum products pyrolysis and/or distilled cracking-residue with air at 260-350 C. Exploiting properties of binding used for preparing of carbonaceous mass (softening point, ash content, coking capacity) are comparable with that of binding consisting of coal pitch, but has decreased content of benzo(a)pyrene (strong cancerogenic agent) in sublimates (by 4-10-times). EFFECT: improved ecology. 3 cl, 1 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области получения материалов из различного углеродистого сырья и может быть использовано для приготовления огнеупорных, электродных, электроугольных изделий. The invention relates to the field of production of materials from various carbon raw materials and can be used for the preparation of refractory, electrode, and carbon products.

Известно связующее для получения углеродных материалов и изделий из них, состоящее из каменноугольного пека (Чалых Е. Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий. М. , 1972, с. 78-88). Known binder for the production of carbon materials and products from them, consisting of coal tar pitch (Chalykh E.F. Technology and equipment of electrode and coal enterprises. M., 1972, p. 78-88).

Недостатком данного связующего является то, что при воздействии на него высоких температур происходит интенсивное выделение бенз(а) пирена - вещества с сильно выраженным канцерогенным действием (содержание бенз(а) пирена в возгонах 3% ), что ухудшает условия труда в цехе и экологическую обстановку в целом в районе расположения завода. The disadvantage of this binder is that when exposed to high temperatures there is an intensive release of benzo (a) pyrene - a substance with a pronounced carcinogenic effect (the content of benzo (a) pyrene in sublimates is 3%), which worsens the working conditions in the workshop and the environmental situation in general, in the area of the plant.

Наиболее близким техническим решением является связующее на основе каменноугольного пека, содержащее дополнительно предварительно термообработанную при 250-300^оС в течение 10-13 ч в присутствии воздуха антраценовую фракцию каменноугольной смолы в соотношении пек: фракция от 2: 1 до 9: 1 (а. с. СССР N 679615, кл. С 10 С 3/04, Б. И. N 30, 1979).The closest technical solution is a binder based on coal tar pitch, containing additionally pre-heat treated at 250-300 ^о С for 10-13 hours in the presence of air anthracene fraction of coal tar in a ratio of pitch: fraction from 2: 1 to 9: 1 (a. S. USSR N 679615, class C 10 C 3/04, B. I. N 30, 1979).

Однако данное связующее также обладает повышенной канцерогенностью. Кроме того, оно имеет достаточно высокую температуру размягчения и, следовательно, пониженную пластичность. However, this binder also has increased carcinogenicity. In addition, it has a sufficiently high softening temperature and, therefore, reduced ductility.

Целью изобретения является создание связующего для получения углеродных материалов и изделий из них, которое имея высокие эксплуатационные свойства, обладало бы, наряду с этим, пониженной канцерогенностью. The aim of the invention is to provide a binder for the production of carbon materials and products from them, which, having high performance properties, would have, along with this, reduced carcinogenicity.

Цель достигается тем, что, по первому варианту, связующее для получения углеродных материалов и изделий из них, содержащее каменноугольный пек и добавку, предварительно термообработанную в присутствии воздуха, согласно изобретению, в качестве добавки содержит продукт обработки смолы пиролиза нефтепродуктов воздухом при 260-350^оС при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Продукт обработки смолы пиролиза 20-50 Каменноугольный пек 50-80
Согласно второму варианту связующее для получения углеродных материалов и изделий из них, содержащее каменноугольный пек и добавку, предварительно термообработанную в присутствии воздуха, согласно изобретению, в качестве добавки содержит продукт обработки дистиллятного крекинг-остатка воздухом при 260-350^оС при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Продукт обработки
дистиллярного крекинг- остатка 20-50 Каменноугольный пек 50-80
По третьему варианту связующее для получения углеродных материалов и изделий из них, содержащее каменноугольный пек и добавку, предварительно термообработанную в присутствии воздуха, согласно изобретению, в качестве добавки содержит продукты обработки смолы пиролиза нефтепродуктов и дистиллятного крекинг-остатка воздухом при 260-350^оС при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Продукт обработки смолы пиролиза 2-45
Продукт обработки
дистиллятного крекинг- остатка 2-45 Каменноугольный пек 50-80
Дистиллятный крекинг-остаток представляет собой кубовый остаток термического крекинга нефтепродуктов, образующихся в каталитических процессах нефтепереработки при 350-480^оС, предназначенных для получения моторных топлив.The object is achieved in that, according to the first embodiment, the binder for the production of carbon materials and their products containing coal tar pitch and the additive previously heat-treated in the presence of air, according to the invention comprises as an additive a pyrolysis petroleum resin treatment product air at ^about 260-350 With the following ratio of components, wt. %:
Pyrolysis resin processing product 20-50 Coal tar pitch 50-80
According to a second embodiment of a binder to obtain carbon materials and their products containing coal tar pitch and the additive previously heat-treated in the presence of air, according to the invention comprises as an additive treatment product distillate cracking residue in air at 260-350 ^{° C} in the following ratio, wt. %:
Processing product
distillation cracking residue 20-50 Coal tar pitch 50-80
According to the third variant, a binder for producing carbon materials and products from them, containing coal tar pitch and an additive pretreated in the presence of air, according to the invention, contains additives for treating pyrolysis resin of oil products and distillate cracked residue with air at 260-350 ^о С at the following ratio of components, wt. %:
Pyrolysis Resin Treatment Product 2-45
Processing product
distillate cracking residue 2-45 Coal tar pitch 50-80
Cracked distillate residue is a distillation residue of the thermal cracking of petroleum products produced in refinery catalytic processes at 350-480 ^{° C} for production of motor fuels.

Смола пиролиза нефтепродуктов является кубовым остатком другого процесса переработки нефтепродуктов, в частности бензина, путем их термической обработки при 800^оС для получения непредельных и ароматических углеводородов.Resin pyrolysis of petroleum bottoms is another petroleum refining process, particularly gasoline, by thermal treatment ^at 800 ° C to produce unsaturated and aromatic hydrocarbons.

Изобретение основано на установленном авторами эффекте резкого снижения выделения бенз(а) пирена из каменноугольного пека под воздействием дополнительно вводимых компонентов. The invention is based on the effect established by the authors of a sharp decrease in the release of benz (a) pyrene from coal tar pitch under the influence of additionally introduced components.

На чертеже представлена зависимость содержания бенз(а) пирена в возгонах, сконденсированных в процессе нагрева смеси каменноугольного пека и продуктов обработки нефтепродуктов от 20 до 1000^оС.The drawing shows the dependence of the content of benzo (a) pyrene in sublimates condensed during heating of a mixture of coal tar pitch and oil products from 20 to 1000 ^about C.

На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - кривая аддитивности, которая должна иметь место в случае, если бы наблюдаемый эффект являлся следствием простой замены части более канцерогенного компонента менее канцерогенным;
2 - радиальная кривая, полученная в результате экспериментов для смеси каменноугольного пека и продукта обработки дистиллятного крекинг-остатка воздухом при 280^оС в течение 5 ч;
3 - то же, для смеси каменноугольного пека и продукта обработки смолы пиролиза нефтепродуктов при 280^оС в течение 5 ч.In the drawing, the following notation:
1 - additivity curve, which should take place if the observed effect was the result of a simple replacement of part of a more carcinogenic component with a less carcinogenic one;
2 - radial curve obtained from the experiments for coal pitch mixture and processing the product distillate cracking residue in air at 280 ^{° C} for 5 hours;
3 - the same as for the mixture of coal tar pitch and petroleum resin treated product of pyrolysis at 280 ^{° C} for 5 hours.

На представленном графике виден четко выраженный экспоненциальный характер зависимости. Это свидетельствует о том, что в данном случае снижение содержания бенз(а) пирена в возгонах происходит в результате сложного физико-химического взаимодействия между компонентами. Можно предположить, что вследствие более высокой реакционной способности продуктов обработки смолы пиролиза и дистиллятного крекинг-остатка происходит вовлечение полициклических ароматических углеводородов, в частности, бенз(а) пирена, в процессы конденсации по реакционноспособным атомам водорода и двойным углерод-углеродным связям с образованием термореактивных соединений. The graph shows a pronounced exponential nature of the dependence. This indicates that in this case, the decrease in the content of benzo (a) pyrene in sublimates occurs as a result of complex physicochemical interaction between the components. It can be assumed that due to the higher reactivity of the products of processing the pyrolysis resin and the distillate cracking residue, polycyclic aromatic hydrocarbons, in particular, benz (a) pyrene, are involved in the condensation processes of reactive hydrogen atoms and double carbon-carbon bonds with the formation of thermoset compounds .

П р и м е р 1. Для определения влияния условий обработки смолы пиролиза и дистиллятного крекинг-остатка на свойства получаемого связующего была проведена серия экспериментов. PRI me R 1. To determine the influence of the processing conditions of the pyrolysis resin and the distillate cracking residue on the properties of the obtained binder, a series of experiments was carried out.

Смолу пиролиза бензина, свойства которой приведены в табл. 1, и дистиллятный крекинг-остаток, свойства которого приведены в табл. 2, обрабатывали воздухом с расходом 0,5 л/кг мин в течение 6 ч при различных температурах. The gasoline pyrolysis resin, the properties of which are given in table. 1, and distillate cracking residue, the properties of which are given in table. 2, was treated with air with a flow rate of 0.5 l / kg min for 6 hours at various temperatures.

Полученные продукты обработки смешивали с каменноугольным пеком в лабораторном смесителе при 160^оС до получения однородной смеси в соотношении, мас. % :
Продукт обработки смолы пиролиза 18
Продукт обработки дистил- лятного крекинг-остатка 17 Каменноугольный пек 65
Режимы обработки и свойства полученного связующего приведены в табл. 3.Treatment products obtained from coal-tar pitch were mixed in a laboratory mixer at 160 ^{° C} until a homogeneous mixture in a ratio by weight. %:
Pyrolysis Resin Processing Product 18
The product of the processing of distillate cracking residue 17 Coal tar pitch 65
The processing modes and properties of the obtained binder are given in table. 3.

Из приведенных данных видно, что при обработке смолы пиролиза и дистиллятного крекинг-остатка при температурах ниже 260^оС полученное связующее имеет низкие температуру размягчения и коксуемость, а следовательно, обладает низкой спекающей способностью.The data show that the treatment of the pyrolysis tar and distillate cracking residue at temperatures below 260 ^{° C} the binder obtained has the lowest softening temperature and coking, and hence has a low sintering ability.

Если же температура обработки будет выше 350^оС, полученное связующее имеет высокую температуру размягчения, и, следовательно, обладает низким коэффициентом пластичности.If the processing temperature is above 350 ^about C, the resulting binder has a high softening temperature, and, therefore, has a low coefficient of plasticity.

П р и м е р 2. Смолу пиролиза бензина нагревают до 280^оС с одновременным барботажем воздухом с расходом 0,3 л/кг мин и выдерживают при этой температуре в течение 6 ч.PRI me R 2. The gasoline pyrolysis resin is heated to 280 ^about With the simultaneous sparging of air with a flow rate of 0.3 l / kg min and kept at this temperature for 6 hours

Обработку дистиллятного крекинг-остатка осуществляют аналогичным образом. The processing of the distillate cracked residue is carried out in a similar manner.

Полученные продукты обработки смешивают с каменноугольным пеком в лабораторном смесителе при 160^оС до получения однородной смеси в различных пропорциях.Treatment products obtained from coal-tar pitch were mixed in a laboratory mixer at 160 ^{° C} until a homogeneous mixture in various proportions.

Составы и свойства полученного связующего приведены в табл. 4. The compositions and properties of the obtained binder are given in table. 4.

Как следует и представленных данных, связующее, содержащее каменноугольный пек и продукты обработки смолы пиролиза нефтепродуктов и/или дистиллятного крекинг-остатка воздухом при 260-350^оС, обладает эксплуатационными высокими свойствами и, наряду с этим, низкой канцерогенностью. (56) Авторское свидетельство СССР N 1097640, кл. С 10 С 31/04, 1984.How should the data presented, the binder containing coal tar pitch and petroleum resin treatment products of pyrolysis and / or distillate cracking residue in air at 260-350 ^{° C,} has a high operational properties and, along with this, low carcinogenicity. (56) Copyright certificate of the USSR N 1097640, cl. C 10 C 31/04, 1984.

Авторское свидетельство СССР N 679617, кл. С 10 С 3/04, 1979. USSR author's certificate N 679617, cl. C 10 C 3/04, 1979.

Claims

1. A BINDER FOR PRODUCING CARBON MATERIALS AND PRODUCTS FROM THEM, containing coal tar pitch and an additive pretreated in the presence of air, characterized in that as an additive it contains a product for treating oil pyrolysis resin with air at 260 - 350 ^o С in the following ratio of components, wt. %:
Pyrolysis Resin Processing Product 20-50
Coal tar pitch 50 - 80
2. A binder for producing carbon materials and products from them, containing coal tar pitch and an additive pretreated in the presence of air, characterized in that as an additive it contains a product for treating a distillate cracking residue with air at 260 - 350 ^° C in the following ratio of components wt. %:
The product of the processing of distillate cracked residue 20 - 50
Coal tar pitch 50 - 80
3. A binder for the production of carbon materials and products from them, containing coal tar pitch and an additive pre-heat treated in the presence of air, characterized in that as an additive it contains products for processing pyrolysis resin of petroleum products and distillate cracked residue with air at 260 - 350 ^o С in the following ratio of components, wt. %:
Pyrolysis Resin Processing Product 2 - 45
The product of the processing of distillate cracking residue 2 - 45
Coal tar pitch 50 - 80