RU2586139C1 - Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom - Google Patents

Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom Download PDF

Info

Publication number
RU2586139C1
RU2586139C1 RU2015117044/05A RU2015117044A RU2586139C1 RU 2586139 C1 RU2586139 C1 RU 2586139C1 RU 2015117044/05 A RU2015117044/05 A RU 2015117044/05A RU 2015117044 A RU2015117044 A RU 2015117044A RU 2586139 C1 RU2586139 C1 RU 2586139C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
resin
pitch
binder
temperature
Prior art date
Application number
RU2015117044/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Фризоргер
Виталий Валерьевич Пингин
Елена Николаевна Маракушина
Николай Николаевич Гурьев
Михаил Иванович Крак
Денис Геннадьевич Лазарев
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"
Priority to RU2015117044/05A priority Critical patent/RU2586139C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2586139C1 publication Critical patent/RU2586139C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Working-Up Tar And Pitch (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, particularly, to production and preparation of electrode pitch intended for production of anode mass, coal and graphite products, structural-graphite materials and can be used in coke-chemical industry. According to disclosed method starting material used is oxidised resin of low temperature pyrolysis of coal. Process involves oxidation of resin from low temperature pyrolysis of coal at a temperature of 100-250 °C and air supply in an amount of 20-60 l/kg and subsequent mixing at a ratio of 90:10 to 10:90 wt% of oxidised resin from low temperature pyrolysis of coal with coal-tar resin or fractions of coal-tar resin and pitch distillates or liquid oil refining products having an aromatic structure, and thermal treatment of obtained mixture at 350-430 °C in liquid phase with separation of distillate fractions and undistilled distillation residue.
EFFECT: technical result is expansion of raw material base for producing binder electrode pitch and reduced carcinogenicity of binder by reducing amount of benz(a)pyrene.
3 cl, 7 tbl, 17 ex

Description

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 промышленности.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to methods for producing and preparing electrode pitch intended for the production of anode paste, coal and graphite products, structural carbon and graphite materials, and can find application in the coke industry.

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 paste 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 таблице 1.The most widespread in industry for the production of the anode paste was the B grade coal-tar electrode pitch according to GOST 10200-83, the quality indicators of which are shown in Table 1.

Каменноугольная смола является побочным продуктом процесса получения металлургического кокса из углей, поэтому масштабы ее производства и качественные характеристики определяются потребностью в металлургическом коксе и существующим состоянием технологии коксования углей.Coal tar is a by-product of the process of producing metallurgical coke from coal, so the scale of its production and qualitative characteristics are determined by the need for metallurgical coke and the existing state of the technology of coal coking.

В настоящее время в связи со снижением производства металлургического кокса, используемого, в основном, для получения чугуна, производство каменноугольной смолы и связанное с ним производство каменноугольного пека падает. Это заставляет искать новые пути для увеличения ресурсов связующего для анодной массы. Использование нефтяных пеков для снижения дефицита каменноугольного пека не нашло широкого применения. Нефтяные пеки, получаемые на основе тяжелых фракций и остатков нефтепереработки, имеют низкий коксовый остаток и не позволяют получить качественную анодную массу. Допустимым способом вовлечения нефтяного пека в производство анодов является получение комбинированного связующего из каменноугольного и нефтяного пеков [McHenry E.R. Coal-tar/petro industrial pitches. Light Metals. 1997. P. 543-548; Wombles R.H., Kiser M.D. Developing coal tar/petroleum pitches. Light Metals. 2000. P. 537-541].Currently, due to a decrease in the production of metallurgical coke, used mainly for the production of pig iron, the production of coal tar and the production of coal tar associated with it are declining. This forces us to look for new ways to increase binder resources for the anode mass. The use of oil pitch to reduce the deficit of coal tar pitch is not widely used. Oil sands, obtained on the basis of heavy fractions and refining residues, have a low coke residue and do not allow to obtain high-quality anode mass. An acceptable way to involve oil pitch in the production of anodes is to obtain a combined binder from coal and oil pitch [McHenry E.R. Coal-tar / petro industrial pitches. Light Metals. 1997. P. 543-548; Wombles R.H., Kiser M.D. Developing coal tar / petroleum pitches. Light Metals. 2000. P. 537-541].

Второй причиной желательного снижения использования каменноугольного пека для производства анодной массы является высокое содержание в нем полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), часть из которых является канцерогенной. На практике в качестве индикатора содержания ПАУ используется концентрация бенз(а)пирена в связующем пеке или в выбросах при его коксовании. Каменноугольный пек является основным источником эмиссии ПАУ на алюминиевых предприятиях с самообжигающимися анодами Содерберга. Показано, что использование нефтекаменноугольных пеков с пониженным содержанием ПАУ, по сравнению с каменноугольным пеком, позволяет существенно снизить эмиссию ПАУ из промышленных электролизеров Содербергера [Boenigk W. et al. Production of low PAH pitch for use in Soederberg smelters. Light Metals. 2002. P. 519-524].The second reason for the desired reduction in the use of coal tar pitch for the production of anode paste is its high content of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), some of which are carcinogenic. In practice, the concentration of benz (a) pyrene in the binder pitch or in emissions during coking is used as an indicator of the PAH content. Coal tar pitch is the main source of PAH emissions at aluminum plants with self-baking Soderberg anodes. It has been shown that the use of oil-tar pitch with a low PAH content, compared with coal tar pitch, can significantly reduce the emission of PAHs from industrial Soderberger electrolyzers [Boenigk W. et al. Production of low PAH pitch for use in Soederberg smelters. Light Metals. 2002. P. 519-524].

Получение новых для промышленности нефтекаменноугольных пеков в выше цитированных работах проводилось смешением каменноугольных и нефтяных пеков.The production of oil-coal tar pitch new to the industry in the above cited works was carried out by mixing coal tar and oil pitch.

В патенте US 5746906, МПК С10С 3/00, опубл. 05.05.1998 г., предложен способ получения гибридного нефтекаменноугольного пека с температурой размягчения в интервале 107-114°С и пониженным содержанием ПАУ путем смешения каменноугольного пека с повышенной температурой размягчения и нефтяного пека с пониженной температурой размягчения в соотношении 60:40.In the patent US 5746906, IPC C10C 3/00, publ. 05/05/1998, a method for producing a hybrid oil-tar pitch with a softening temperature in the range of 107-114 ° C and a low PAH content by mixing coal tar pitch with an increased softening temperature and oil pitch with a reduced softening temperature in the ratio of 60:40 is proposed.

В патенте RU №2080418, МПК С25С 3/12, опубл. 27.05.97 г., 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.In the patent RU No. 2080418, IPC С25С 3/12, publ. 05/27/97, it is proposed in the production of the anode paste as a carbon-containing binder to use a homogeneous mixture obtained by mixing coal tar pitch with oil pitch at a ratio of 19: 1-2: 1. Mixing coal tar pitch with oil pitch is carried out by pumping the mixture from the lower zone of the tank to the upper zone at the rate of 1-3-fold exchange of the total flow in a turbulent mode.

Недостатком способов получения нефтекаменноугольного пека, использующих смешение нефтяного и каменноугольного, является необходимость наличия промышленного производства нефтяного пека. 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.The disadvantage of methods for producing oil-tar pitch, using a mixture of oil and coal, is the need for industrial production of oil pitch. In addition, the stage of mixing coal and oil pitch requires capital and energy costs associated with the creation of the installation, including heated containers for the pitch and equipment for mixing.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения связующего для изготовления углеродных материалов и изделий из них (патент RU №2013416, МПК C1 С04 35/52, опубл. 30.05.94 г.). Согласно этому патенту связующее получают на основе каменноугольного пека путем термической обработки каменноугольной смолы. В каменноугольную смолу перед термической обработкой добавляют тяжелую смолу пиролиза нефтепродуктов или дистиллятный крекинг-остаток в количестве 10-35 масс. %. Способ позволяет уменьшить количество бенз(а)пирена в связующем и расширить сырьевую базу для его получения. Дистиллятный крекинг-остаток, или тяжелый газойль каталитического крекинга, представляет собой кубовый продукт термического крекинга нефтепродуктов, образующихся в каталитических процессах нефтепереработки при 350-480°С, предназначенных для получения моторных топлив.Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is a method of producing a binder for the manufacture of carbon materials and products from them (patent RU No. 20133416, IPC C1 C04 35/52, publ. 05/30/94.). According to this patent, a binder is obtained on the basis of coal tar pitch by heat treatment of coal tar. Before the heat treatment, a heavy oil pyrolysis resin or a distillate cracking residue in an amount of 10-35 masses is added to the coal tar resin. % The method allows to reduce the amount of benz (a) pyrene in the binder and expand the raw material base for its production. The distillate cracking residue, or heavy gas oil of catalytic cracking, is the bottom product of thermal cracking of petroleum products formed in catalytic oil refining processes at 350-480 ° C, designed to produce motor fuels.

Недостатком известного способа является низкое качество получаемого пека и высокое содержание бенз(а)пирена в нем. По этому способу получают пек с содержанием бенз(а)пирена от 1,32 до 1,84%, содержанием α-фракции до 25% и температурой размягчения не выше 81°С, что не отвечает современным требованиям к качеству электродного пека по ГОСТ 10200 и характеристикам нефтекаменноугольных пеков, используемых для получения анодной массы, приведенным в таблице 1.The disadvantage of this method is the low quality of the obtained pitch and the high content of benz (a) pyrene in it. According to this method, a pitch is obtained with a benz (a) pyrene content of 1.32 to 1.84%, an α-fraction of up to 25% and a softening temperature of not higher than 81 ° C, which does not meet modern requirements for the quality of electrode pitch according to GOST 10200 and the characteristics of oil-tar pitch used to obtain the anode mass, are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Задачей настоящего изобретения является расширение сырьевой базы для получения связующего пека.The objective of the present invention is to expand the raw material base to obtain a binder pitch.

Техническим результатом является улучшение качественных характеристик связующего пека и снижение содержания бенз(а)пирена.The technical result is to improve the quality characteristics of the binder pitch and reduce the content of benz (a) pyrene.

Технический результат достигается тем, что способ получения связующего пека для изготовления углеродных материалов и изделий из них включает окисление смолы низкотемпературного пиролиза углей при температуре 100-250°C и при подаче воздуха из расчета 20-60 л/кг смолы и последующее смешение в соотношении от 90:10 до 10:90 масс. % окисленной смолы низкотемпературного пиролиза углей с каменноугольной смолой или фракциями каменноугольной смолы и пековых дистиллятов или жидкими продуктами нефтепереработки, имеющими ароматическую структуру, и термообработку полученной смеси при 350-430°C в жидкой фазе с отделением дистиллятных фракций и неперегоняемого остатка дистилляции.            The technical result is achieved by the fact that the method of producing a binder pitch for the manufacture of carbon materials and products from them includes the oxidation of the resin of low-temperature pyrolysis of coal at a temperature of 100-250 ° C and with an air supply of 20-60 l / kg of resin and subsequent mixing in a ratio of 90:10 to 10:90 mass. % of oxidized resin of low-temperature pyrolysis of coal with coal tar or fractions of coal tar and pitch distillates or liquid refined petroleum products having an aromatic structure, and heat treatment of the resulting mixture at 350-430 ° C in the liquid phase with separation of the distillate fractions and the non-distillable distillation residue.

Предлагаемый способ дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению указанного технического результата.The proposed method is complemented by private distinctive features that contribute to the achievement of the specified technical result.

В качестве смолы низкотемпературного пиролиза углей могут использовать тяжелую смолу полукоксования углей (масло каменноугольное), представляющую собой жидкий продукт низкотемпературного коксования углей, удовлетворяющий условиям:As a resin of low-temperature pyrolysis of coal, a heavy semi-coking resin of coal (coal oil) can be used, which is a liquid product of low-temperature coking of coal, satisfying the conditions:

Плотность при 20°C от 1020 кг/м3 до 1100 кг/м3 . Density at 20 ° C from 1020 kg / m 3 to 1100 kg / m 3 .

Вязкость при 60°C не более 5°У,Viscosity at 60 ° C no more than 5 ° U,

Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле, от 0,5 до 5%.Mass fraction of substances insoluble in toluene, from 0.5 to 5%.

Массовая доля влаги не более 5%.Mass fraction of moisture no more than 5%.

Зольность не более 0,2%.Ash content is not more than 0.2%.

Температура вспышки не менее 95°C.Flash point at least 95 ° C.

В качестве смолы низкотемпературного пиролиза углей могут использовать тяжелую смолу газификации углей, представляющую собой жидкий продукт, удовлетворяющий условиям:As a resin of low-temperature coal pyrolysis, a heavy coal gasification resin can be used, which is a liquid product that satisfies the conditions:

Плотность при 20°C более 1000 кг/м3. Density at 20 ° C more than 1000 kg / m 3 .

Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле, более 0,2%.Mass fraction of substances insoluble in toluene, more than 0.2%.

Массовая доля влаги не более 5%.Mass fraction of moisture no more than 5%.

Коксуемость (коксовое число) не менее 3%.Coking property (coke number) not less than 3%.

Зольность не более 0,2%.Ash content is not more than 0.2%.

Смола низкотемпературного пиролиза углей имеет минимальное содержание бенз(а)пирена, благодаря чему ее применение в качестве сырья позволяет снизить канцерогенную опасность связующего пека для анодов.Resin of low-temperature pyrolysis of coal has a minimum content of benz (a) pyrene, so that its use as a raw material can reduce the carcinogenic danger of binder pitch for anodes.

Каменноугольная смола представляет собой жидкий продукт коксования углей при получении металлургического кокса, удовлетворяющий условиям:Coal tar is a liquid product of coal coking upon receipt of metallurgical coke, satisfying the conditions:

Плотность при 20°C от 1180 до 1240 кг/м3 . Density at 20 ° C from 1180 to 1240 kg / m 3 .

Массовая доля воды не более 4%.Mass fraction of water no more than 4%.

Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле, не более 12%.Mass fraction of substances insoluble in toluene, no more than 12%.

Массовая доля веществ, нерастворимых в хинолине, не более 6%.Mass fraction of substances insoluble in quinoline, not more than 6%.

Массовая доля золы не более 0,1%.Mass fraction of ash is not more than 0.1%.

Антраценовая фракция и пековые дистилляты представляет собой наиболее тяжелые дистиллируемые фракции каменноугольной смолы, удовлетворяющие условиям:The anthracene fraction and pitch distillates are the heaviest distilled fractions of coal tar, satisfying the conditions:

Плотность при 20°C не менее 1100 кг/м3. Density at 20 ° C not less than 1100 kg / m 3 .

Объемная доля воды не более 1,5%.The volume fraction of water is not more than 1.5%.

Коксуемость (коксовое число) не менее 1%.Coking property (coke number) not less than 1%.

Массовая доля золы не более 0,1%.Mass fraction of ash is not more than 0.1%.

Отгон фракции, выкипающей до 300°C, не более 30%.The distillation of the fraction boiling up to 300 ° C, not more than 30%.

Жидкие продукты нефтепереработки должны иметь ароматичную структуру, поскольку предельные и непредельные углеводороды и нафтены не смешиваются с каменноугольной смолой и смолой полукоксования. К таким продуктам относятся тяжелые смолы пиролиза углеводородов и тяжелые газойли каталитического или термического крекинга. Причем жидкий продукт нефтепереработки должен удовлетворять условиям:Liquid petroleum products must have an aromatic structure, since saturated and unsaturated hydrocarbons and naphthenes do not mix with coal tar and semi-coking tar. Such products include heavy hydrocarbon pyrolysis resins and heavy catalytic or thermal cracking gas oils. Moreover, the liquid oil product must satisfy the conditions:

Плотность при 20°C не менее 1020 кг/м3. Density at 20 ° C not less than 1020 kg / m 3 .

Вязкость при 100°C не более 20 сСт.Viscosity at 100 ° C no more than 20 cSt.

Коксуемость не менее 5%.Coking ability not less than 5%.

Отгон фракции, выкипающей до 300°C, не более 5%.The distillation of the fraction boiling up to 300 ° C, not more than 5%.

Предлагаемый способ позволяет получить связующий пек с показателями качества, близкими к таковым для каменноугольного электродного пека, при этом содержание бенз(а)пирена ниже, чем для нефтекаменноугольных пеков, полученных методом смешения и по прототипу, см. таблицу 1.The proposed method allows to obtain a binder pitch with quality indicators similar to those for a coal-tar electrode pitch, while the content of benz (a) pyrene is lower than for oil-coal tar pitch obtained by mixing and prototype, see table 1.

На основании экспериментальных результатов выбраны следующие технологические параметры для получения пеков, пригодных для изготовления анодной массы. На первой стадии осуществляется окисление смолы низкотемпературного пиролиза углей кислородом воздуха в интервале температур 100-250°C и расходом воздуха 20-60 л/кг.Based on the experimental results, the following technological parameters were selected to obtain pitch suitable for the manufacture of the anode mass. At the first stage, the resin is oxidized by low-temperature pyrolysis of coal with atmospheric oxygen in the temperature range of 100-250 ° C and an air flow rate of 20-60 l / kg.

На второй стадии продукт термоокисления смешивают в соотношении от 90:10 до 10:90 с одним из компонентов: а) каменноугольной смолой; б) антраценовой фракцией каменноугольной смолы или пековыми дистиллятами; в) жидкими продуктами нефтепереработки.In the second stage, the thermal oxidation product is mixed in a ratio of 90:10 to 10:90 with one of the components: a) coal tar; b) anthracene fraction of coal tar or pitch distillates; c) liquid refined products.

Полученную смесь подвергают термообработке при температуре жидкой фазы 350-430°C с отделением дистиллятных фракций и неперегоняемого остатка дистилляции.The resulting mixture is subjected to heat treatment at a temperature of the liquid phase of 350-430 ° C with separation of the distillate fractions and the non-distillable distillation residue.

Первая стадия термоокисления смолы низкотемпературного пиролиза углей при температурах ниже 100°C не приводит к изменению показателей исходных веществ. Ведение термоокисления при температурах более 250°C приводит к преждевременной полимеризации молекул исходной смолы, что отрицательно влияет на последующую стадию совместной термообработки с другими продуктами. При расходе воздуха на стадии термоокисления ниже 20 л/кг в смоле низкотемпературного пиролиза не инициируются реакции полимеризации. Расход воздуха более 60 л/кг является излишней, поскольку скорость протекания реакций окисления лимитирована скоростью диффузии пузырьков воздуха.The first stage of thermal oxidation of the resin of low-temperature pyrolysis of coal at temperatures below 100 ° C does not lead to a change in the parameters of the starting materials. Thermal oxidation at temperatures above 250 ° C leads to premature polymerization of the molecules of the starting resin, which negatively affects the subsequent stage of joint heat treatment with other products. When the air flow at the stage of thermal oxidation is below 20 l / kg in the resin of low temperature pyrolysis, polymerization reactions are not initiated. An air flow rate of more than 60 l / kg is excessive, since the rate of oxidation reactions is limited by the diffusion rate of air bubbles.

Вторая стадия - смешение - предполагает использование не менее 10% и не более 90% продуктов термоокисления с первой стадии. Количество менее 10% использовать нецелесообразно, поскольку это не приведет к существенному снижению содержания бенз(а)пирена в готовом связующем пеке. Количество более 90% также нежелательно, поскольку готовый связующий пек будет иметь низкую температуру размягчения и коксовый остаток. Термообработку полученной смеси ведут при температуре жидкой фазы 350-430°C. Ведение процесса при температурах выше 430°C снижает выход связующего пека и вызывает нежелательное образование частиц мезофазы (вторичной α1-фракции). При температурах ниже 350°C отгоняются не все легколетучие вещества, что приводит к получению связующего пека с повышенным содержанием летучих веществ.The second stage - mixing - involves the use of at least 10% and not more than 90% of the products of thermal oxidation from the first stage. An amount of less than 10% is impractical to use, since this will not lead to a significant reduction in the content of benz (a) pyrene in the finished binder pitch. An amount of more than 90% is also undesirable, since the finished binder pitch will have a low softening temperature and a coke residue. Heat treatment of the resulting mixture is carried out at a temperature of the liquid phase 350-430 ° C. Conducting the process at temperatures above 430 ° C reduces the yield of binder pitch and causes undesirable formation of mesophase particles (secondary α 1 fraction). At temperatures below 350 ° C, not all volatile substances are distilled off, which results in a binder pitch with a high content of volatile substances.

Предлагаемый способ может быть осуществлен как в периодическом, так и в непрерывном режиме на существующих установках переработки каменноугольной смолы.The proposed method can be carried out both in batch and continuous mode on existing coal tar processing plants.

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

Пример 1. Смола полукоксования углей (масло каменноугольное) имеет следующие свойства: плотность при 20°C 1,033 г/см3; коксовый остаток 4,9%, зольность 0,2%, массовая доля веществ, дистиллируемых до 360°C, 16,3%, содержание бенз(а)пирена 0,2 мг/г смолы.Example 1. The resin semi-coking coal (coal oil) has the following properties: density at 20 ° C 1,033 g / cm 3 ; coke residue 4.9%, ash 0.2%, mass fraction of substances distilled to 360 ° C, 16.3%, benz (a) pyrene content 0.2 mg / g resin.

Смолу полукоксования подвергли термоокислению при 227°C в течение 1 часа. Расход воздуха составил 23 л/кг смолы. Полученный образец окисленной смолы имел плотность 1,072 г/см3. The semi-coking resin was thermally oxidized at 227 ° C for 1 hour. Air consumption was 23 l / kg resin. The resulting oxidized resin sample had a density of 1.072 g / cm 3 .

Каменноугольная смола соответствует ТУ 2453-203-00190437-2005 «Смола каменноугольная для переработки», плотность при 20°C 1182-1202 кг/м3, содержание α-фракции 6,8-9,4%, α1-фракции 1,9-3,1%. Смесь каменноугольной смолы и окисленной смолы полукоксования в соотношении каменноугольная смола : смола полукоксования 40:60 масс. % помещают в круглодонную стеклянную колбу вместимостью 0,5 л. Проводят дистилляцию 200 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 380°C с выдержкой при этой температуре в течение 1 ч. Получают связующий пек с выходом 52,0%.Coal tar corresponds to TU 2453-203-00190437-2005 “Coal tar for processing”, density at 20 ° C 1182-1202 kg / m 3 , content of α-fraction 6.8-9.4%, α 1 -fraction 1, 9-3.1%. A mixture of coal tar and oxidized semi-coking resin in the ratio of coal tar: semi-coking resin 40:60 mass. % is placed in a round bottom glass flask with a capacity of 0.5 l. 200 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 380 ° C with exposure at this temperature for 1 hour. A binder pitch is obtained with a yield of 52.0%.

Пример 2. Смешивают каменноугольную смолу и окисленную смолу полукоксования, как в примере 1, в соотношении 50:50 масс. %. Проводят дистилляцию 203 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 380°C и выдержке в течение 1 ч, получают связующий пек с выходом 55,5%.Example 2. Mix coal tar and oxidized semi-coking resin, as in example 1, in a ratio of 50:50 mass. % 203 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 380 ° C and holding for 1 h, a binder pitch is obtained with a yield of 55.5%.

Пример 3. Смешивают каменноугольную смолу и окисленную смолу полукоксования, как в примере 1, в соотношении 60:40 масс. %. Проводят дистилляцию 202 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 380°C и выдержке в течение 1 ч, получают связующий пек с выходом 60,6%.Example 3. Mix coal tar and oxidized semi-coking resin, as in example 1, in a ratio of 60:40 mass. % 202 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 380 ° C and holding for 1 h, a binder pitch is obtained with a yield of 60.6%.

Пример 4. Смешивают каменноугольную смолу и окисленную смолу полукоксования, как в примере 1, в соотношении 70:30 масс. %. Проводят дистилляцию 203 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 380°C и выдержке в течение 1 ч, получают связующий пек с выходом 55,5%.Example 4. Mix coal tar and oxidized semi-coking resin, as in example 1, in the ratio of 70:30 mass. % 203 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 380 ° C and holding for 1 h, a binder pitch is obtained with a yield of 55.5%.

Пример 5. 200 г окисленной смолы полукоксования, как в примере 1, дистиллируют при конечной температуре жидкой фазы 364°C и выдержке в течение 1 ч, получают связующий пек с выходом 46,2%.Example 5. 200 g of oxidized semi-coking resin, as in example 1, is distilled at a final temperature of the liquid phase 364 ° C and exposure for 1 h, get a binder pitch with a yield of 46.2%.

Пример 6. 200 г каменноугольной смолы, как в примере 1, дистиллируют при конечной температуре жидкой фазы 380°C и выдержке в течение 1 ч, получают связующий пек с выходом 48,0%.Example 6. 200 g of coal tar, as in example 1, is distilled at a final temperature of the liquid phase of 380 ° C and exposure for 1 h, get a binder pitch with a yield of 48.0%.

Характеристики связующего пека, полученного по примерам 1-6, приведены в таблице 2.The characteristics of the binder pitch obtained in examples 1-6 are shown in table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Пример 7. Антраценовая фракция каменноугольной смолы соответствует ГОСТ 11126 «Сырье коксохимическое для производства углерода», плотность 1,13 г/см3, коксовое число 1,2%, зольность 0,04%, отгон фракций до 300°C 15,5%. Антраценовую фракцию смешивают с окисленной смолой полукоксования, как в примере 1, в соотношении 85:15 масс. %. Проводят дистилляцию 800 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 400°C, получают связующий пек с выходом 25,4%.Example 7. The anthracene fraction of coal tar corresponds to GOST 11126 “Coke-chemical raw materials for carbon production”, density 1.13 g / cm 3 , coke number 1.2%, ash content 0.04%, fraction distillation up to 300 ° C 15.5% . The anthracene fraction is mixed with an oxidized semi-coking resin, as in example 1, in a ratio of 85:15 mass. % 800 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 400 ° C, and a binder pitch is obtained with a yield of 25.4%.

Пример 8. Антраценовую фракцию, как в примере 7, смешивают с окисленной смолой полукоксования, как в примере 1, в соотношении 66:34 масс. %. Проводят дистилляцию 800 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 413°C, получают связующий пек с выходом 30,9%.Example 8. The anthracene fraction, as in example 7, is mixed with an oxidized semi-coking resin, as in example 1, in a ratio of 66:34 mass. % A distillation of 800 g of the mixture is carried out at a final temperature of the liquid phase of 413 ° C., a binder pitch is obtained with a yield of 30.9%.

Пример 9. Проводят дистилляцию 800 г антраценовой фракции, как в примере 7, при конечной температуре жидкой фазы 390°C, получают связующий пек с выходом 29,7%.Example 9. A distillation of 800 g of the anthracene fraction is carried out, as in Example 7, at a final temperature of the liquid phase of 390 ° C., a binder pitch is obtained with a yield of 29.7%.

Характеристики связующего пека, полученного по примерам 7-9, приведены в таблице 3.The characteristics of the binder pitch obtained in examples 7-9 are shown in table 3.

Figure 00000003
Figure 00000003

Пример 10. Пековый дистиллят имеет следующие свойства: плотность 1,15 г/см3, коксовое число 2,6%, зольность 0,03%, отгон фракций до 300°C 3,5%. Пековый дистиллят смешивают с окисленной смолой полукоксования, как в примере 1, в соотношении 66:34 масс. %. Проводят дистилляцию 200 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 425°C, получают связующий пек с выходом 32,8%.Example 10. The pitch distillate has the following properties: density 1.15 g / cm 3 , coke number 2.6%, ash 0.03%, distillation of fractions to 300 ° C 3.5%. The pitch distillate is mixed with an oxidized semi-coking resin, as in example 1, in a ratio of 66:34 mass. % 200 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 425 ° C, and a binder pitch is obtained with a yield of 32.8%.

Характеристики связующего пека, полученного по примеру 10, приведены в таблице 4.The characteristics of the binder pitch obtained in example 10 are shown in table 4.

Figure 00000004
Figure 00000004

Пример 11. Тяжелая смола газификации углей имеет следующие свойства: плотность при 20°C 1,008 г/см3; коксовый остаток 3,0%, зольность 0,2%, содержание воды 2,4%, содержание бенз(а)пирена 0,2 мг/г смолы.Example 11. A heavy coal gasification resin has the following properties: density at 20 ° C 1.008 g / cm 3 ; coke residue 3.0%, ash 0.2%, water content 2.4%, benz (a) pyrene content 0.2 mg / g resin.

Тяжелую смолу газификации углей подвергли термоокислению при 230°C в течение 1 часа. Расход воздуха составил 23 л/кг смолы. Полученный образец окисленной тяжелой смолы газификации имел плотность 1,035 г/см3. Каменноугольную смолу, как в примере 1, смешивают с окисленной смолой газификации в соотношении 80:20 масс. %. Проводят дистилляцию 200 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 363°C, получают связующий пек с выходом 49,4%.The heavy coal gasification resin was thermally oxidized at 230 ° C. for 1 hour. Air consumption was 23 l / kg resin. The resulting sample of oxidized heavy gasification resin had a density of 1.035 g / cm 3 . Coal tar, as in example 1, is mixed with an oxidized gasification resin in a ratio of 80:20 mass. % 200 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 363 ° C, and a binder pitch is obtained with a yield of 49.4%.

Пример 12. Каменноугольную смолу, как в примере 1, смешивают с окисленной смолой газификации, как в примере 10, в соотношении 90:10 масс. %. Проводят дистилляцию 200 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 364°C, получают связующий пек с выходом 50,3%.Example 12. The coal tar resin, as in example 1, is mixed with an oxidized gasification resin, as in example 10, in a ratio of 90:10 mass. % 200 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 364 ° C, and a binder pitch is obtained with a yield of 50.3%.

Характеристики связующего пека, полученного по примерам 11 и 12, приведены в таблице 5.The characteristics of the binder pitch obtained in examples 11 and 12 are shown in table 5.

Figure 00000005
Figure 00000005

Пример 13. Тяжелый газойль каталитического крекинга имеет плотность при 20°C 1078 кг/м3, коксуемость 6,8%, вязкость при 100 oC 16 сСт; содержание a-фракции 0,8%, a1-фракция - отсутствует. Окисленную смолу полукоксования, как в примере 1, смешивают с тяжелым газойлем в соотношении 20:80 масс. %. Проводят дистилляцию 200 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 420°C с выдержкой при этой температуре 2 ч, получают связующий пек с выходом 48%.Example 13. Heavy catalytic cracking gas oil has a density at 20 ° C of 1078 kg / m 3 , coking ability of 6.8%, viscosity at 100 o C of 16 cSt; the content of the a fraction is 0.8%, and the 1 fraction is absent. The oxidized semi-coking resin, as in example 1, is mixed with heavy gas oil in a ratio of 20:80 mass. % 200 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 420 ° C with holding at this temperature for 2 hours, a binder pitch is obtained with a yield of 48%.

Пример 14. Окисленную смолу полукоксования, как в примере 1, смешивают с тяжелым газойлем, как по примеру 12, в соотношении 40:60 масс. %. Проводят дистилляцию 200 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 430°C с выдержкой при этой температуре 2 ч, получают связующий пек с выходом 44%.Example 14. The oxidized semi-coking resin, as in example 1, is mixed with heavy gas oil, as in example 12, in a ratio of 40:60 mass. % 200 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 430 ° C with holding at this temperature for 2 hours, a binder pitch is obtained with a yield of 44%.

Пример 15. Окисленную смолу полукоксования, как в примере 1, смешивают с тяжелым газойлем, как по примеру 12, в соотношении 50:50 масс. %. Проводят дистилляцию 200 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 436°C с выдержкой при этой температуре 1,5 ч, получают связующий пек с выходом 40%.Example 15. The oxidized semi-coking resin, as in example 1, is mixed with heavy gas oil, as in example 12, in a ratio of 50:50 mass. % 200 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 436 ° C with holding at this temperature for 1.5 hours, a binder pitch is obtained with a yield of 40%.

Пример 16. Окисленную смолу полукоксования, как в примере 1, смешивают с тяжелым газойлем, как по примеру 12, в соотношении 70:30 масс. %. Проводят дистилляцию 200 г смеси при конечной температуре жидкой фазы 436°C с выдержкой при этой температуре 3 ч, получают связующий пек с выходом 34%.Example 16. The oxidized semi-coking resin, as in example 1, is mixed with heavy gas oil, as in example 12, in the ratio of 70:30 mass. % 200 g of the mixture are distilled at a final temperature of the liquid phase of 436 ° C with holding at this temperature for 3 hours, a binder pitch is obtained with a yield of 34%.

Характеристики связующего пека, полученного по примерам 13 - 16, приведены в таблице 6. The characteristics of the binder pitch obtained in examples 13 to 16 are shown in table 6.

Figure 00000006
Figure 00000006

Пример 17. Образец связующего пека, полученный в условиях примера 3 массой 2 кг был испытан при получении анодной массы. Характеристики анодной массы, произведенной на пеке по примеру 3, приведены в таблице 7.Example 17. A sample of binder pitch obtained under the conditions of example 3 weighing 2 kg was tested upon receipt of the anode mass. The characteristics of the anode mass produced on the pitch in example 3 are shown in table 7.

Figure 00000007
Figure 00000007

Полученные результаты свидетельствуют о возможности получения связующего электродного пека с пониженным содержанием бенз(а)пирена. При этом для изготовления пека используется смола низкотемпературного пиролиза угля. Результаты испытаний анодной массы на основе связующего, полученного по предлагаемому способу, соответствуют качеству обычной анодной массы на каменноугольном пеке марки В, при этом выделение канцерогенных продуктов пиролиза, например бенз(а)пирена, будет снижено. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать связующий пек, пригодный для изготовления анодной массы, но с пониженной канцерогенной активностью.The results obtained indicate the possibility of obtaining a binder electrode pitch with a reduced content of benz (a) pyrene. Moreover, for the manufacture of pitch is used resin low-temperature pyrolysis of coal. The test results of the anode paste based on the binder obtained by the proposed method correspond to the quality of a conventional anode paste on grade B coal tar pitch, while the release of carcinogenic pyrolysis products, such as benzo (a) pyrene, will be reduced. Thus, the proposed method allows to obtain a binder pitch suitable for the manufacture of the anode mass, but with reduced carcinogenic activity.

Claims (3)

1. Способ получения связующего пека для изготовления углеродных материалов и изделий из них, включающий окисление смолы низкотемпературного пиролиза углей при температуре 100-250°C и при подаче воздуха из расчета 20-60 л/кг смолы и последующее смешение в соотношении от 90:10 до 10:90 мас.% окисленной смолы низкотемпературного пиролиза углей с каменноугольной смолой или фракциями каменноугольной смолы и пековых дистиллятов, или жидкими продуктами нефтепереработки, имеющими ароматическую структуру, и термообработку полученной смеси при 350-430°C в жидкой фазе с отделением дистиллятных фракций и неперегоняемого остатка дистилляции.1. A method of producing a binder pitch for the manufacture of carbon materials and products from them, including the oxidation of the resin of low-temperature pyrolysis of coal at a temperature of 100-250 ° C and with an air supply of 20-60 l / kg of resin and subsequent mixing in a ratio of 90:10 up to 10:90 wt.% oxidized resin of low-temperature pyrolysis of coal with coal tar or fractions of coal tar and pitch distillates, or liquid petroleum products having an aromatic structure, and heat treatment of the resulting mixture at 350-430 ° C in liquid phase with separation of the distillate fractions and the non-distillable distillation residue. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве смолы низкотемпературного пиролиза углей используют тяжелую смолу полукоксования углей (масло каменноугольное), обладающую физико-химическими свойствами: плотность при 20°C от 1020 кг/м3 до 1100 кг/м3; вязкость при 60°C не более 5°У; массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле, от 0,5 до 2,5%; массовая доля влаги не более 5%; зольность не более 0,2%; температура вспышки не менее 95°C.2. The method according to claim 1, characterized in that as the resin of low-temperature pyrolysis of coal, a heavy semi-coking resin of coal (coal oil) is used, having physical and chemical properties: density at 20 ° C from 1020 kg / m 3 to 1100 kg / m 3 ; viscosity at 60 ° C not more than 5 ° C; mass fraction of substances insoluble in toluene, from 0.5 to 2.5%; mass fraction of moisture not more than 5%; ash content not more than 0.2%; flash point not less than 95 ° C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве смолы низкотемпературного пиролиза углей используют тяжелую смолу газификации углей, обладающую физико-химическими свойствами: плотность при 20°C более 1000 кг/м3; массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле, более 0,2%; массовая доля влаги не более 5%; коксуемость (коксовое число) не менее 3%; зольность не более 0,2%. 3. The method according to claim 1, characterized in that as the resin of low-temperature coal pyrolysis, a heavy coal gasification resin is used, having physical and chemical properties: density at 20 ° C more than 1000 kg / m 3 ; mass fraction of substances insoluble in toluene, more than 0.2%; mass fraction of moisture not more than 5%; coking ability (coke number) not less than 3%; ash content not more than 0.2%.
RU2015117044/05A 2015-05-05 2015-05-05 Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom RU2586139C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117044/05A RU2586139C1 (en) 2015-05-05 2015-05-05 Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015117044/05A RU2586139C1 (en) 2015-05-05 2015-05-05 Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2586139C1 true RU2586139C1 (en) 2016-06-10

Family

ID=56115281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015117044/05A RU2586139C1 (en) 2015-05-05 2015-05-05 Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2586139C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671354C1 (en) * 2017-11-20 2018-10-30 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for producing a binder pitch with a reduced content of benzopyrene

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
RU2119522C1 (en) * 1996-03-04 1998-09-27 Восточный научно-исследовательский углехимический институт Method of preparing pitch binder for electrode materials
RU2269565C1 (en) * 2004-07-06 2006-02-10 Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат" Method of production of pitch
RU2288938C1 (en) * 2005-10-10 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" Method of preparing binding pitch for electrode materials
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

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
RU2119522C1 (en) * 1996-03-04 1998-09-27 Восточный научно-исследовательский углехимический институт Method of preparing pitch binder for electrode materials
RU2269565C1 (en) * 2004-07-06 2006-02-10 Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат" Method of production of pitch
RU2288938C1 (en) * 2005-10-10 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Инженерно-технологический центр" Method of preparing binding pitch for electrode materials
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2671354C1 (en) * 2017-11-20 2018-10-30 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for producing a binder pitch with a reduced content of benzopyrene

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5483334B2 (en) Method for producing petroleum coke
CN106278266A (en) Preparation method for the needle coke of low cte graphite electrodes
RU2343133C2 (en) Coke reinforced with carbon fibre, obtained on retarded coking installation
RU2744579C1 (en) Method for obtaining binding pitch
RU2586139C1 (en) Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom
JP2017048380A (en) Method for producing hydrogenated coal tar pitch
US4017378A (en) Binders for electrodes
RU2729803C9 (en) Method of producing petroleum-and-carbon coal binder
RU2582411C1 (en) Method of producing binder for making carbon materials and articles therefrom
RU2601766C1 (en) Method of compound electrode pitch producing for carbon materials and articles therefrom making
RU2569355C1 (en) Method for obtaining oil-coal tar pitch
Rocha et al. Pyrolysis behaviour of pitches modified with different additives
JP2017048379A (en) Coal tar pitch and method for producing the same
RU2586135C1 (en) Method of producing binder pitch
JP2018087303A (en) Process for producing soft pitch
RU2397276C1 (en) Anode mass for forming self-calcinating anode of aluminium electrolytic cell
Doshlov Novel technology for production of petroleum pitches for non-ferrous metallurgy
GB2083492A (en) Production of pitch from petroleum fractions
JP2018123322A (en) Production method of hydrogenated coal tar pitch
RU2722291C1 (en) Method of producing oil pitch - composite material for production of anode mass
Starovoyt et al. Modification of the electrode pitch operational properties
RU2750991C1 (en) Method for producing oil pitch
RU2614445C1 (en) Method for obtaining coal pitch-bonding agent for production of anode mass of carbon electrodes
RU2489524C1 (en) Method of producing binder for electrode mass
CN109370630B (en) Method for preparing coal-based needle coke raw material