RU2013416C1

RU2013416C1 - Process for preparing binder for manufacturing carbonaceous materials and products therefrom

Info

Publication number: RU2013416C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Крюков; В.Н. Желнин; М.А. Блудян; А.Х. Гайсин; С.Л. Ведерников; В.И. Савинов
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Бизон"
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: preparation of carbonaceous materials. SUBSTANCE: to prepare a coal-tar pitch binder by heat treatment of a coal tar resin, prior to the heat treatment operation, 10-35 wt % of a heavy resin resulting from the pyrolysis of petroleum products or a distilled cracking residue are added to the coal-tar resin. The invention makes it possible to sharply reduce the binder carcinogenic effect due to a reduced amount of benzapyrene and also to widen the raw material source for preparing a binder. EFFECT: improved properties of the binder. 1 dwg

Description

Изобретение относится к получению материалов из углеродистого сырья и может быть использовано для изготовления огнеупорных, электроугольных, электродных изделий. The invention relates to the production of materials from carbon raw materials and can be used for the manufacture of refractory, carbon, electrode products.

Известен способ получения связующего для изготовления углеродных изделий путем нагревания каменноугольной смолы, фракционного испарения и отгонки легколетучих фракций (легкой фракции до 170^оС, фенольной 170-200^оС, нафталиновой 200-300^оС, поглотительной 230-300^оС, антраценовой 300-360^оС), при этом в качестве кубового продукта из последнего по ходу агрегата отводится высококипящий остаток - каменоугольный пек, который и является связующим (Химическая технология твердых горючих ископаемых, под ред. Макарова Г. Н. , Харламповича Г. Д. , М. , Химия, 1986, с. 314-315, 335).A method of producing a binder for manufacturing carbon articles by heating a coal tar fraction evaporation and distillation of volatile fractions (light fraction to 170 ^{° C,} phenolic 170-200 ^C. naphthalene 200-300 ^C, 230-300 ^C absorbency, anthracene 300 -360 ^о С), while a high-boiling residue - coal tar pitch, which is the binder (Chemical technology of solid fossil fuels, edited by G. Makarov, G. D., Kharlampovich G., M., Chemistry, 1986, p. 314-315, 335).

Недостатком данного способа является высокая температура в нагревателях колонн. Кроме того, получаемый каменноугольный пек содержит 3-5% бенз(а)пирена, который обладает канцерогенными свойствами. The disadvantage of this method is the high temperature in the column heaters. In addition, the resulting coal tar pitch contains 3-5% benz (a) pyrene, which has carcinogenic properties.

Наиболее близким техническим решением является способ получения связующего для изготовления углеродных изделий, включающий термическую обработку каменноугольной смолы, однократное испарение легколетучих фракций и отгонку образующейся паровой фазы. Процесс осуществляют при температуре 390-405^оС [3] .The closest technical solution is a method of producing a binder for the manufacture of carbon products, including heat treatment of coal tar, a single evaporation of volatile fractions and distillation of the resulting vapor phase. The process is carried out at a temperature of 390-405 ^about [3].

Однако получающийся при этом в качестве кубового продукта каменноугольный пек также обладает повышенной канцерогенностью вследствие высокого содержания бенз(а)пирена. However, the coal tar pitch obtained as a cubic product also has increased carcinogenicity due to the high content of benzo (a) pyrene.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения связующего для изготовления углеродных изделий, включающем термическую обработку каменноугольной смолы, испарение легколетучих фракций и отгонку образующейся паровой фазы, согласно изобретению, перед термической обработкой каменноугольной смолы в нее добавляют тяжелую смолу пиролиза нефтепродуктов или дистиллятный крекинг-остаток в количестве 10-35 мас. % . The essence of the invention lies in the fact that in the method of producing a binder for the manufacture of carbon products, including heat treatment of coal tar, evaporation of volatile fractions and distillation of the resulting vapor phase, according to the invention, before the heat treatment of coal tar, heavy oil pyrolysis resin or distillate cracking is added to it the remainder in an amount of 10-35 wt. %

Тяжелая смола пиролиза нефтепродуктов является кубовым продуктом процесса переработки нефтепродуктов, в частности, бензина, путем их термической обработки при 800^оС для получения непредельных и ароматических углеводородов. Ее состав и физико-химические свойства приведены в табл. 1.Heavy pyrolysis petroleum resin is the bottom product of petroleum refining process, particularly gasoline, by thermal treatment ^at 800 ° C to produce unsaturated and aromatic hydrocarbons. Its composition and physico-chemical properties are given in table. 1.

Дистиллятный крекинг-остаток представляет собой кубовый продукт термического крекинга нефтепродуктов, образующихся в каталитических процессах нефтепереработки при 350-480^оС, предназначенных для получения моторных топлив. Ее состав и свойства приведены в табл. 2.Distillate cracking bottoms residue is an oil product of thermal cracking formed in the catalytic refining processes at 350-480 ^{° C} for production of motor fuels. Its composition and properties are given in table. 2.

Изобретение основано на установленном авторами эффекте резкого снижения содержания бенз(а)пирена в получаемом связующем в результате введения в исходную каменноугольную смолу тяжелой смолы пиролиза нефтепродуктов или дистиллятного крекинг-остатка. The invention is based on the effect established by the authors of a sharp decrease in the content of benz (a) pyrene in the resulting binder as a result of the introduction of heavy pyrolysis resin of petroleum products into the initial coal tar or distillate cracking residue.

На графике представлены зависимости содержания бенз(а)пирена в возгонах при нагревании полученного связующего до 1000^оС от количества тяжелой смолы пиролиза нефтепродуктов (кривая 1) или дистиллятного крекинг-остатка (кривая 2) в исходной смеси. Из представленных графиков видно, что зависимости имеют экспоненциальный характер, а на кривой 1 имеется, кроме того, четко выраженный экстремум. Следовательно, наблюдаемый эффект не может быть объяснен простым смешением более канцерогенного компонента с менее канцерогенным. В этом случае зависимость имела бы вид, представленный на кривой 3 (т. н. кривая аддитивности).The graph shows the dependence of contents of benzo (a) pyrene in sublimates upon heating the obtained binder to 1000 ^{° C} on the amount of heavy oil pyrolysis resin (curve 1) or cracked distillate residue (curve 2) in the starting mixture. It can be seen from the graphs that the dependences are exponential, and curve 1 also has a pronounced extremum. Therefore, the observed effect cannot be explained by simply mixing a more carcinogenic component with a less carcinogenic one. In this case, the dependence would have the form shown on curve 3 (the so-called additivity curve).

Можно предположить, что снижение содержания бенз(а)пирена происходит в результате его физико-химического взаимодействия с более реакционноспособными составляющими тяжелой пиролизной смолы и дистиллятного крекинг-остатка, сопровождающегося процессами дегидрополиконденсации по реакционноспособным атомам водорода с образованием более конденсированных соединений. It can be assumed that a decrease in the content of benzo (a) pyrene occurs as a result of its physicochemical interaction with the more reactive components of the heavy pyrolysis resin and the distillate cracking residue, which is accompanied by dehydro-polycondensation processes on reactive hydrogen atoms with the formation of more condensed compounds.

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

П р и м е р 1. 450 г каменноугольной смолы, состав и физико-химические свойства которой приведены в табл. 3, смешивали в лопастном смесителе с 50 г тяжелой смолы пиролиза бензина. Полученную смесь загрузили в цилиндрический металлический реактор ⌀ 100 мм и высотой 150 мм с крышкой, в которой имеется штуцер для улавливания паровой фазы, образующейся при испарении легких фракций. Реактор устанавливали в печь и нагревали до 400^оС.PRI me R 1. 450 g of coal tar, the composition and physico-chemical properties of which are given in table. 3, mixed in a paddle mixer with 50 g of heavy gasoline pyrolysis resin. The resulting mixture was loaded into a cylindrical metal reactor ⌀ 100 mm and a height of 150 mm with a lid, in which there is a fitting for trapping the vapor phase formed during the evaporation of light fractions. The reactor was installed in a furnace and heated to 400 ^about C.

В результате процесса нагревания выделяющиеся легкие углеводороды конденсировались в холодильнике с получением дистиллята, который направлялся на фракционирование. Связующее оставалось в реакторе в виде кубового продукта, представляющего собой высококипящий пек, и выводилось из реактора через нижний патрубок. As a result of the heating process, the light hydrocarbons released were condensed in the refrigerator to obtain distillate, which was sent for fractionation. The binder remained in the reactor in the form of a cubic product, which is a high-boiling pitch, and was removed from the reactor through the lower pipe.

Материальный баланс получаемых продуктов в зависимости от количества смолы представлен в табл. 4, физико-химические свойства полученного связующего - в табл. 5. The material balance of the products obtained, depending on the amount of resin, is presented in table. 4, physico-chemical properties of the obtained binder are in table. 5.

П р и м е р 2. Каменноугольную смолу, состав которой приведен в табл. 3, смешивали в различных пропорциях с дистиллятным крекинг-остатком, состав которого приведен в табл. 2. Остальные условия эксперимента аналогичны примеру 1. PRI me R 2. Coal tar, the composition of which is given in table. 3, mixed in various proportions with a distillate cracking residue, the composition of which is given in table. 2. The remaining experimental conditions are similar to example 1.

Материальный баланс получаемых продуктов в зависимости от количества вводимого дистиллятного крекинг-остатка представлен в табл. 6, физико-химические свойства полученного связующего - в табл. 7. The material balance of the products obtained, depending on the amount of distillate cracking residue introduced, is presented in table. 6, physico-chemical properties of the obtained binder are in table. 7.

Как видно из представленных данных, способ позволяет снизить содержание бенз(а)пирена в связующем по крайней мере в 2 раза и, следовательно, снизить его канцерогенность, улучшить условия труда в цехе и экологическую обстановку в целом в районе расположения завода. As can be seen from the presented data, the method allows to reduce the content of benz (a) pyrene in the binder by at least 2 times and, therefore, reduce its carcinogenicity, improve working conditions in the workshop and the environmental situation in general in the area of the plant.

Преимуществом изобретения является также расширение сырьевой базы для получения связующего, поскольку в настоящее время отечественная промышленность испытывает затруднения с исходным сырьем из-за сокращения производства каменноугольной смолы. An advantage of the invention is also the expansion of the raw material base for the production of a binder, since currently the domestic industry is experiencing difficulties with the feedstock due to a reduction in the production of coal tar.

Claims

METHOD FOR PRODUCING A BINDER FOR THE PRODUCTION OF CARBON MATERIALS AND ARTICLES THEREOF, including heat treatment of coal tar, evaporation of the volatile fractions and distillation of the resulting vapor phase, characterized in that before the heat treatment of the coal tar is added heavy tar or distillate tar oil 10 to 35 wt. % by weight of the mixture.