SU1083914A3 - Способ обработки стабильной эмульсии каменноугольной смолы - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАБИЛЬНОЙ ЭМУЛЬСИИ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ, содержащей воду и вещества, нерастворимые в хинолине, путем обработки эмульсии поверхностноактивным веществом при повьшенной температуре с последующим отделением воды и веществ, нерастворимых в хинолине, отличаю щи йс   тем, что, с целью упрощени  технологии процесса, в качестве поверхностно-активного вещества используют вещество обцей формулы СН, (CHj)(OCH2CH2), где Х 6,5-11-, Ч 2,2-3; М NH, Na, в количестве 0,0015-1 мас.% на смолу и обработ1су эмульсии осуществл ют при 70-90с. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а« ( ю щ и и с   тем, что отделение воды и веществ, нерастворимых в хинолине , от смолы осуществл ют или декантацией, или центрифугированием .

Description

X

U9

;о

Изобретение относитс  к способам обработки эмульсии каменноугольной смолы.

Наличие воды в каменноугольных смолах нежелательно, так как с ней св заны соединени  аммони , в частности хлористый аммоний, на счет которого можно отнести значительную коррозию оборудовани  при перегонке смолы, хот  добавка щелочи к смоле уменьшает коррозию, но нелетучее щелочное соединение остаетс  в кубовом остатке после перегонки и отрицательно вли ет на его свойства.

Другой недостаток - часто .высокое (и непосто нное) содержание

в смоле нерастворимых в хинолине веществ, что особенно нежелательно когда они сконцентрированы в кубовом остатке после перегонки смолы . Природа твердых частиц, нерастворимых в хинолине, создает трудности пpaкtичecки дл  любого процесса, требующего прохождени  остатка через небольшие отверсти , например при пропитывании пористых обожженных изделий из угл . Кроме того, при высоком содержании минеральных веществ в соединени х, нерастворимых в кинолине, скорость сжигани  углеродистого издели , полученного в результате коксовани  или другой сухой перегонки смолы, , значительно увеличиваетс , Как полагают , вода и вещества, нерастворимые в хинолине, св заны друг с другом , образу  дисперсную фазу из стабильной эмульсии в каменноугольной смоле, которую трудно расслоить обьгчньми методами.

Кроме того, при переработке или транспортировке каменноугольной смо лы возможна адгези  и/или осаждение компонентов каменноугольной смолы на стенках, соприкасающихс  с ней.

Известен способ ограничени  содержани  воды в смоле путем механического обезвоживани  или отстаивани  при подогреве до , или испарением воды ij .

Однако данный способ требует большого расхода энергии и не может обеспечить адекватного уменьшени  содержани  воды в смоле.

Известен также способ отделени  твердых веществ угл  от каменноугольных смол путем добавлени  к

839142

смоле смеси кальциевой .соли и углеводородного масла 22 .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ обработки стабиль5 ной эмульсии каменноугольной смолы, содержащей воду и вещество, нерастворимые в хинолине, путем обработки эмульсии при 60-70°С смесью, состо щей из 0,1-0,3 мас.% неионогеыного 10 оксиэтилированного алкилфенола и 6-10 мас.% от смолы легкокип щей углеводородной фракции с последующим отделением воды и веществ, нерастворимых в хинолине з j , 5 В результате такой обработки

получают смолу, содержащую не более 3 мас.% воды и не более 0,07 мас.% золы.

Недостатком известного способа 20  вл етс  необходимость использовани  больших-объемов легкокип щих фракций, которые затем необходимо регенерировать из смолы. Цель изобретени  - упрощение 25 технологии процесса.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу обработки стабильной эмульсии каменноуголь-ной смолы, содержащей воду и вещест3Q ва, нерастворимые в хинолине, в качестве поверхностно-активного вещества используют вещество общей формулы

сн(сн).к(6сн4СН2)цОза--5 м,

,5 где X S- 6,5-11,

у- 2,2-з;

М Ш, Na

в количестве 0,0015-1% на смолу и обработку эмульсии осуществл ют

40 при 70-90 С.

Отделение воды и веществ, HejjacT-, воримых в хинолине, от смолы осуществл ют предпочтительно или декантацией , или центрифугированием.

Д5 Способ включает операции тщательного смешени  смолы с поверхностноактивными композици ми с теМ чтобы облегчить сегрегацию из смеси по меньшей мере части воды и веществ.

нерастворимых в хинолине, которые можно затем отделить от смесей. Используема  при этом поверхностноактивна  композици  содержит компонент , выбранный из класса соединений общей формулы

cH(CH2)(,,),j oso; М,

:где х- 6-,5-13; У - 2,2-3{

3

М - один из ионов натри  и аммони .

Количество поверхностно-активной композиции составл ет 0,0015-1% от сырь  - каменноугольной смолы. Поверхностно-активное вещество можно получить из процесса конденсации этилена, в случае чего алкильна  группа представл ет собой нормальну цепь (неразветвленную), или же в процессе конденсации пропилена, в случае чего алкильна  группа образует разветвленную цепь.

Способ заключаетс  в смешении поверхностно-активной композиции со смолой при температуре, при которой смола находитс  в относительно жидком состо нии, позвол ющем ее перемешивание или перекачку (обычно при УО-ЭО С). Например, поверхностноактивную композицию можно вводить в смолу одновременно с закачиванием ее в складскую емкость, равномерно распредел   таким образом добавку в массе смолы и устран   тем самым необходимость в каком-либо специальном смесительном оборудовании .

Смесь поддерживают при температуре , позвол ющей перемешивание, пока осуществл етс  разделение. 11овьшение температуры может улучшит разделение, но может привести к некоторому видоизменению ко-понентов смолы. Разделение можно осуществить например, оставив смесь в неподвижном состо нии, при этом вода и твердые частицы отдел ютс  в виде верхнего и донного слоев, которые можно в дальнейшем отделить от смолы путем декантации или другим способом. Разделение можно обеспечить и центрифугированием смеси. Прин та  тех .нологи  разделени  определ етс  степенью отделени  воды и нерастворимых; в хинолине веществ от смолы.

Этот процесс можно проводить в циклической установке, в которой часть отделенной воды выпускают и в систему ввод т свежее поверхностно-активное вещество, восстановив его концентрацию перед возвращением на стадию обработки.

Хот  не совсем  сно, каким образом добавление поверхностно-активно композиции может вызвать отделение как веществ, нерастворимых в хинелине , так и воды от смолы, но пред839144

полагаетс , что вода и вещества, нерастворимые в хинолине, из необработанного материала  вл ютс  каким-то образом св заны друг с другом, 5 образу  дисперсную фазу, кажуща с  плотность которой одинакова с плотностью смолы. Введение поверхностноактивного вещества вызьгаает диссоциацию компонентов дисперсной фазы

0 и заставл ет всплывать или погружать с  в массе смолы в соответствии с их удельными весами относительно смолы. Желательным  вл етс  практическое отсутствие остаточного поверх5 ностно-активного вещества в смоле после отделени  смолы от воды, поскольку поверхностно-активное вещество будет св зыватьс  с водой и выводитьс  с помощью воды. Часть

0 этой отделенной жидкости, содержащей поверхностно-активное вещество, можно возвратить в систему и повторно использовать при последу1(т1их разделени х после того, как концент5 раци  поверхностно-активного вещества в жидкости будет предварительно восполнена. Преимущество этой технологии заключаетс  в ограничении или сведении до минимума адгезии к

0 поверхност м и образовани  отложений на поверхност х, наход щихс  в контакте с каменноугольной смолой, таких, например, как поверхности насосов , трубопроводов, емкостей дл  хранени  (резервуаров) и т.п. По1МИМО удалени  из смолы воды и соединений , нерастворимых в хинолине, предлагаемый способ обеспечивает удаление солей, электролитов и других минеральных примесей, св занных

0 с веществами, нерастворимыми в хинолине , и водой, которые могли бы привести к повышенной коррозии в процессе переработки и повышенной

скорости окислени  кокса, получаемого из смолы.

П р и м е р 1.Т желую смолу сначала смешивают с этоксилированным сульфированным сложным эфиром спир0 тон жирного р да со средней длиной цепи, определ емой 13 атомами углерода (при X 11i среднем значении у 2,2, иМ Na)..Смешение смолы с поверхностно-активным веществом

5 провод т при 80-90 С, после чего двум пробам смеси смолы, содержащей 0,1 мас.% повёрхйостно-активного ве-5 щества, дают возможность оставатьс  в термостатах при 75 и соответственно в течение приблизительно 2А ч, имитиру  таким образом услови  относительного спокойстви  и температуры, преобладающей в емкости дл  хра ени . Воду, котора  была отделена на поверхности, сливают и измер ют с одновременньм определением остаточного водосодержани  смолы. Расхождени  в общем содержании воды до и после обработки несущественны .

Водный восстановитель дл  смол, обычно примен емый в проьвлпленности, содержащий полипропиленовое поверхностно-активное вещество оксидного типа, выпускаемое под торговьм наименованием Третолит, добавл ют к смоле в соотношени х 0,2 мас.%

от полученной смеси. Эту смесь v aдел ют на две части и подвергают описанной обработке. Определ ют остаточное содержание воды.

В аналогичном эксперименте приготавливают смолу с повьппенным содержанием воды (около 18,4 мас.% от смеси воды со смолой), и две пробы из этой смеси обрабатывают с помощью приблизительно 0,1 мас.% предлагаемого поверхностно-активного вещества и 0,2 мас.% Третолита (ТМ). Пробы помещают в термостаты, в которых поддерживают 90°С. После 24 ч дл  каждой из проб определ ют отделенное и остаточное количества воды в смоле.

В табл. 1 приведены полученные результаты.

Таблица 1

Через 24 ч при 75 С Через 24 ч при 90°С

Проба смолы

и 10 мае.% воды,

смешанные с ней

Через 24 ч при 90°С Еак видно из табл. 1, предлагае|мый способ позвол ет улучшить отде-ление воды от смолы. 11 р и м е р 2. Предлагаемый способ успешно используют не только дл  смол, имеющих высокое содержание веществ, нерастворимых в хиноли не, но и дл  смол, обладающих относительно низким ira содержанием. Готов т пробы смолы, содержащие 7,3 мас.% веществ, нерастворимых в хинолине, и 0,1 мас.% поверхностноактивного вещестзв.а, использованного в примере 1. ,(Cedepal ТД-407) . Равные количества необработанной и обработанной смолы подвергают вращению с высокой скоростью на медицинской центрифуге (пор дка 1000 об/мин) в течение 5 мин при 70, 80 и . Определ ют количество веществ, нерастворимых в хинолине, в слитой фракции из центрифугируемого материала. Данные представлены в табл. 2. Из табл. 2 следует, что количество веществ, растворимых в хинолине, снижаетс  на 20-25% и фракцию слитую после центрифугировани  при более высокой тeмпepaтypв можно использовать при получении пропиточного вара.

т а б л и ц а 2

Содержание веществ, растворимых в хинолине, в слитой фракции, мае. %

Смола

Температура центрифугировани , С

Слив (около 85%) из двух проб смолы (необработанной и подвергнутой обработке) центрифугируют, подвергают фильтрованию при 90 С и под давлением азота 5,27 кгс/см. Соотношение между пробой смолы, которую пропускают через фильтр за первую минуту, равн етс  54% в случае необработанной смолы и 62% в случае обработанной. Причина более легкой

Вещества, не растворимые в хинолине

Свободный углерод

Вода

28

39148

фильтрации обработанной смолы заключаетс  в присутствии меньшего количества твердых частиц и более низкой в зкости смолы за счет обработки. ПримерЗ. Исследуют, как вли ет добавление предлагаемого поверхностно-активного вещества и отстаивание .на образование слоев из некоторых компонентов в смоле, например веществ, нераствориьшх в хинолине , свободного углерода и воды, и сравнивают их концентрации с концентрацией в смоле, не подвергнутой обработке, котора  гомогенна за счет

стабильности эмульсий, вода - вещества , нерастворимые в хинолине.

0,1% поверхностно-активного вещества Cedepal ТД-407 смешивают со смолой при 85 С, отбирают пробы из

среднего и нижнего слоев и провер ют на содержание в них веществ, нерастворимых в хинолине, свободного углерода и воды после того, как смоле дают возможность отсто тьс  в течение приблизительно 4,5 ч. Эту процедуру повтор ют после 28 ч отсто .

Результаты испытаний и значени  содержани  веществ, нерастворимых в хинолине, свободного углерода и воды в необработанной смоле сведены в табл. 3.

ТаблицаЗ

14,3

14,3 14,8 15,9 16,1 16,0 20,8

20,8 .23,1 24,6 22,7 24,8

17,3

17,3 3,0 3,0

17,3

2,0

2,0 Из табл. 3 следует, что обработка способствует повышению содержани  свободного углерода и содержани  веществ, нерастворимых в хинолине, в нижних сло х при одновременном уменьшении содержани  в них воды с 17,3 до 2 мас.%. Очевидно, снижение содержани  воды в нижних сло х уравновешиваетс  эквивалентным повышением содержани  воды в верхних сло х, откуда ее легко можно удалить. П р и м е р 4. Исследуют практическую эквивалентность между поверхностно-активными веществами с разветвленной цепью и неразветвленной. Испытуемое поверхностно-активное вещество в количестве 0,05 г смешивают с 50 г смолы, содержащей 18 мас.% воды, при 85°С, заливают в трубки центрифуги и оставл ют на ночь перед тем, как смесь подвергнуть центрифугированию в течение 1 мин. В табл. 4 сведены экспериментальные результаты, которые свидетельствуют о существенной эквивалентности поверхностно-активного вещества с нормальной цепью (Cedepal SS-406, М Na) и поверхностно-активного вещества с разветвленной цепью (Cedepal ТД-407) в качестве агентов дл  обезвоживани  смолы. IТаблица4 ПАВ (Торгова  Содержа,- що Количество марка/тип) атомов угние воды в смоле лерода в после обалкильной работки, группе мае. % Cedepal SS-406 ( неразветвленна  цепь) 10 Cedepal-407 (разветвленна  цепь) 11 П р И М е р 5. Т желую смолу (содержащую стабильную дисперсную фазу воды) смешивают примерно при с этоксилированной сульфатированиой ; сложноэфирной солью спиртов жирного 55 р да CHj(CH2)x (, где X 6-8 со средним значением 6,5, ,2, а М NH4. После этого. д см Г и 5 ме у и ко щу и жа ве и на чт по ри зу ри жа см л  а испытуемых образца смол ной еси, содержащей 1,0% по весу s.oПАВ , выдерживают в печах при 75 90 С соответственно в течение прирно 16 ч, имитиру  таким образом ови  относительного спокойстви  температуры, преобладающей в емсти дл  хранени ; Воду, вьщел юс  на поверхности, декантируют замер ют, также замер ют и содерие остаточной воды в смоле. Количество воды,вьзделившейс  на похности , воды, оставшейс  в смоле, одержание нерастворимого хинолиследующие J Содержание воды, % (среднее) Смола (необработанна  После обработки в течение 16 ч Содержание нерастворимого хинолина , % Необработанна  смола Обработанна  и выдержанна  16 ч 18,3 (в среднем слое) П р и м е р 6. Поступают согласпримеру 5 за исключением того. смол на  смесь содержит 0,1% весу ПАВ вместо 1,0%, а М - натва  соль. Получают следующие реьтаты: Содержание воды , % (среднее) Необработанна  смола13 После 16 ч обработки Содержание нерастворимого хинолина , % Необработанна  смола Обработанна  и вьщержанна  18,5 (в сред16 ч нем слое) Пример7 (у-3, аМ- нат ). В емкость дл  хранени , содерую 1575000 л необезвоженной лы, содержащей 40% воды, с циркуией содержимого посредством на11 . 10 coca только один раз в день добав- л ют 675 л 75%-ного водного раствора CH((OCH2) путем независмого перекачивани  и подачи . раствора в порцию смолы и подачи ее на нижний уровень емкости. После 24 ч наблюдаетс  20%-ное выделение влажности в виде капель, что значительно лучше, чем при обычных опытах , так как количество воды мен етс  примерно с 40 до 20%. Пример 8.На заводе по обработке побочных продуктов, образующихс  в коксовой печи, компании по производству стали приходитс  сталкиватьс  с проблемой существенно высокой влажности смолы. Температура при декантрвании составл ет 90±

Содержание .воды в смоле, мас.%, в декантирующих

7-10

1,8-2,5

Декантирующие устройства работают удовлетворительно в течение многих мес цев после достиустройствах

30

30

15-20

2-3

2-3

2-3

жени  равновеси , что выражаетс  в больщой экономии затрат. . Скорость потока смолы около 157,7-180 л в день с распределением на 4 декантирующих устройства от обычной питающей трубы. В различных количествах добг.вл 1 т разбавленную этокснлированную сульфатированную сложноэфирную соль спирта жирного р да общей структурной формулы, описанной в примере 7. Эту соль добавл ют на количественном уровне 0,35% в пересчете на смолу по объему, постепенно уменьша  уровень добавлени  до 0,0015%, при этом уровне приблизительно 2%-ной влажности смолы достигают в течение длительного периода времени ( табл. 5). Таблиц а-5

Claims (2)

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАБИЛЬНОЙ ЭМУЛЬСИИ КАМЕННОУГОЛЬНОЙ СМОЛЫ, содержащей воду и вещества, нерастворимые в хинолине, путем обработки эмульсии поверхностноактивным веществом при повышенной температуре с последующим отделением воды и веществ, нерастворимых в хинолине, отличающийс я тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в качестве поверхностно-активного вещества используют вещество общей формулы

СН_? (сн₂)_х (осн₂сн₂)у OSO~M⁺, где X *= 6,5-11·,

У = 2,2-3*,

М = Na, в количестве 0,0015-1 мас.% на смолу и обработку эмульсии осуществляют при 70-90°С.

2. Способ по п. ^отличающийся тем, что отделение воды и веществ, нерастворимых в хинолине, от смолы осуществляют или декантацией, или центрифугированием.

>

ί