WO2005079136A2 - Procedimiento de obtención de breas a partir de alquitranes y sus destilados procedentes del alquitrán de hulla, mediante tratamiento térmico oxidativo - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
- C10C1/00—Working-up tar
- C10C1/04—Working-up tar by distillation
- C10C1/16—Winning of pitch
Definitions
- the present invention refers to a procedure to obtain pitches suitable for application as carbon precursors from tars and their distillates, by the sequential and combined application of three stages: 1.- Reaction: Oxidative heat treatment, under conditions gentle pressure and temperature ( ⁇ 400 ° C, ⁇ 10 bar g, residence times between 2-10 seconds, and preferably 350-400 ° C, 5-10 bar g, 6-10 seconds), using air as reagent, oxygen, oxygen-depleted air, or mixtures thereof. 2.- Thermal treatment in an inert atmosphere (340-400 ° C, ⁇ 10 bar g, residence times between 3-10 hours, and preferably 370-400 ° C, atmospheric pressure, 4-6 hours) for the stabilization of the product reaction. 3.- Fractional distillation (preferably in vacuum or by dragging with steam or inert gas) to adjust the softening point of the pitch or carbonaceous precursor, according to the desired application.
- SUBSTITUTE SHEET RULE 26 solvents such as toluene and quinoline. It is a complex mixture of polycyclic aromatic hydrocarbons with three or more condensed aromatic rings. It represents approximately 50% of the tar, and is the raw material used in the manufacture of electrodes for the aluminum and graphite industries.
- the obtaining of pitch can be considered, therefore, a purely physical operation since its processing only consists of separating the oils until the softening point of the pitch already existing in the tar is adjusted.
- the quality of the pitch obtained in the state of the art is, therefore, governed by the quality of the tars used in the process.
- Anthracene oil is obtained during the distillation of coal tar and is characterized by its distillation range, being this one ranging from about 260 ° C to the corresponding temperature for the adjustment of the softening point of the pitch obtained as final product ( usually 400-410 ° C).
- Anthracene oil is mainly made up of aromatic hydrocarbons with 2-4 benzene rings and their corresponding O, N and S heterocycles, their main components being phenanthrene, anthracene, fluororanthene, carbazole and pyrene.
- SUBSTITUTE SHEET RULE 26 The process consists of a dehydrogenative aromatic condensation that occurs by radical means. Said intermediate step for obtaining pitch handles still excessively high temperatures and low conversions to be applied on an industrial scale. This suggests the potentiality of inducing aromatic condensation through catalytic reactions that promote the generation of radicals, their condensation and dehydrogenation at lower temperatures and higher performance.
- inductors already used for this type of reaction are Friedel-Craft type catalysts (BF 3 / HF, AICI 3 ) and sulfur. Both for the quality of the final products and for the operating costs and waste / by-products originated, these catalysts are not advisable, in this case, and constituting an object of the present invention, the use of oxygen, air, depleted air or their mixes.
- EP-A-0167046 describes the production of a low solids pitch, by oxidation with air or oxygen of a selected distillation fraction of coal tar or a heavy oil derived from it, while heating to temperatures of 315-385 ° C preferably, although the possibility of working from a lower temperature (149 ° C) is mentioned, until obtaining a desired intermediate product.
- This intermediate product is subsequently subjected to distillation by stripping with steam or an inert gas, although this distillation could be eliminated using higher temperatures in the oxidation phase.
- the result is an impregnating pitch especially usable for making electrodes.
- This patent does not contemplate the possibility of introducing an intermediate heat treatment to improve the quality of the pitch (in rheological terms and fixed carbon) and the final performance, nor does it mention the pressure conditions or the time required for the processing steps .
- SUBSTITUTE SHEET RULE 26 The process of the invention, compared to the state of the art, uses a wider range of raw materials, including aromatic petrochemical fractions.
- the pitches produced by the present invention show a substantial reduction in carcinogenic components due to their limited presence in anthracene oil and their reaction through the proposed operating conditions.
- performing fractional vacuum distillation, together with the molecular weight distribution achieved through the selected operating conditions generates a pitch with reduced volatility, which implies a substantial environmental benefit.
- the resulting pitch can generate cokes that, when observed under light polarized light microscopy, can be shown as 100% anisotropic or 100% isotropic, depending on the properties of the pitch that are of interest.
- pitches obtained by the process of the invention are suitable for the applications of carbonaceous precursors and, in particular, are useful for the manufacture of electrodes for the aluminum industry, graphite electrodes and synthetic graphite in general. , binders for the refractory industry, waterproofing and electrometallurgical paste.
- the anthracene oil that does not react can be directly marketable, depending on the usual applications of said raw material obtained by distilling the tar. Additionally, the increased concentration of anthracene / phenanthrene, as they are not very reactive components, would cause said fraction to increase current interest in the manufacture of anthracene paste.
- the procedure is carried out by means of the combined sequential application in three stages: • Oxidative heat treatment (reaction) • Heat treatment in an inert atmosphere (stabilization) • Fractional distillation in vacuum (adjustment of the softening point and exhaustion of components volatile)
- the pitch thus obtained compared to that produced by standard procedures, for example according to EP-A-0167046, has yields of around 50%. It is a pitch usable in multiple applications and has better properties in relation to health (content in carcinogenic components) and the environment (content in volatile components).
- the pilot unit was used, although not in a binding or limiting way, the scheme of which is illustrated in the attached Figure 1, in which the numerical references indicate: 1. Reactor 2. Recirculation pumps 3. Reagent dosing system (air / oxygen) 4. Static mixer 5. Oxygen analyzer 6. Heat treatment tank 7. Distillation column for softening point adjustment. 8. Pressure regulator 9. Temperature regulators 10. Heating systems 11. Collection of vents 12. Anthracene oil inlet 13. Purge 14. Recirculation of the anthracene oil that does not react 15. Pitch outlet.
- Anthracene oil from the distillation of coal tar is used as the preferred raw material, with the following average characteristics (non-limiting aspect):
- Example 1 In the pilot unit described above, a sample of anthracene oil was treated under the following conditions: Temperature: 300 ° C Residence time: 6 seconds Specific air flow: 60 Nl / h air per kg of oil Pressure: 5 bar g Heat treatment: 400 ° C, 5 hours, 10 bar g Distillation: Adjustment to softening point 90 ° C, Mettler
- Example 2 • -. . • . In the pilot unit described above, a sample of anthracene oil was treated under the following conditions: Temperature: 350 ° C Residence time: 4 seconds Specific air flow: 60 Nl / h air per kg of anthracene oil • Pressure: 5 bar g Heat treatment: 400 ° C, 5 hours, 10 bar g Distillation: Adjustment to softening point 90 ° C, Mettler
- Example 3 In the pilot unit described above, a sample of anthracene oil was treated under the following conditions: Temperature: 350 ° C Residence time: 4 seconds Specific air flow: 60 Nl / h air per kg of anthracene oil Pressure: 5 bar g • Heat treatment: 400 ° C, 5 hours, 10 bar g Distillation: Adjustment to softening point 1 10 ° C, Mettler
- the pitch obtained would be suitable for application in binder pitches for electrodes in the aluminum industry. If a higher proportion of quinoline insoluble is required, a mixture can be made with a high-soluble carboxy chemical pitch to obtain a pitch with an improved beta resin and fixed carbon (normalized to an insoluble level). . • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) From the above properties, the potential of the process to generate carbon precursors with a lower content of carcinogenic compounds (B [a] P equiv.) And a lower impact on the environment (absence of volatile components at 360 °) is observed. C).
- Example 4 In the pilot unit described above, a sample of anthracene oil was treated under the following conditions: W • Temperature: 350 ° C Residence time: 4 seconds Specific air flow: 60 Nl / h air per kg of anthracene oil Pressure: 5 bar g Heat treatment: None 75 • Distillation: Adjustment to softening point 90 ° C, Mettler
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Abstract
Obtención de breas aptas para aplicaciones múltiples a partir de destilados procedentes del alquitrán de hulla de alta temperatura con un rango de destilación superior a 260° C, mediante la aplicación secuencial y combinada de tres etapas en condiciones suaves de presión y temperatura (<400° C, <10 bar g): tratamiento térmico oxidativo utilizando como reactivo aire a oxígeno, sus mezclas, o aire empobrecido en oxígeno; tratamiento térmico en atmósfera inerte, y destilación fraccionada. Como resultado se obtienen breas que presentan ventajas medioambientales y de salud laboral, utilizables como precursores carbonosos.
Description
Procedimiento de obtención de breas a partir de alquitranes y sus destilados procedentes del alquitrán de hulla, mediante tratamiento térmico oxidativo
La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de breas aptas para su aplicación como precursores de carbono a partir de alquitranes y sus destilados, mediante la aplicación secuencial y combinada de tres etapas: 1.- Reacción: Tratamiento térmico oxidativo, en condiciones suaves de presión y temperatura (<400° C, <10 bar g, tiempos de residencia entre 2-10 segundos, y preferiblemente 350-400° C, 5-10 bar g, 6-10 segundos), utilizando como reactivo aire, oxígeno, aire empobrecido en oxígeno, o sus mezclas. 2.- Tratamiento térmico en atmósfera inerte (340-400° C, <10 bar g, tiempos de residencia entre 3-10 horas, y preferiblemente 370-400° C, presión atmosférica, 4- 6 horas) para la estabilización del producto de reacción. 3.- Destilación fraccionada (preferiblemente en vacío o por arrastre con vapor de agua o gas inerte) para el ajuste del punto de reblandecimiento de la brea o precursor carbonoso, según la aplicación deseada.
Antecedentes del estado de la técnica Las breas son mayoritariamente producidas mediante la destilación del alquitrán de hulla. El alquitrán, una vez deshidratado y eliminada una primera fracción ligera de BTX (<5%), da lugar a las siguientes fracciones, atendiendo a los distintos cortes de destilación: • Fracción de aceite de naftalina. Con un rango de destilación <260° C y con un contenido de naftaleno >50%. Representa aproximadamente un 20% del alquitrán y es utilizado para la recuperación de la naftalina de alto valor comercial, y para la fabricación de aceites técnicos. • Fracción de aceite de antraceno. Mezcla compleja de hidrocarburos aromáticos policíclicos con rango de destilación 260-400° C, compuesta principalmente por antraceno, fenantreno, fluoranteno, pireno y carbazol. Representa aproximadamente un 30% del alquitrán, y es un producto directamente comerciallzable para la producción de negro de humo, en fuerte competencia con diferentes residuos del petróleo. También sería comercialmente interesante convertir en brea la mayor parte de esta fracción. • Brea. Producto mayoritario de la destilación del alquitrán. Es un sólido negro con un punto de reblandecimiento aproximado de 30-250° C, • caracterizándose de forma básica por el contenido de sustancias insolubles en determinados
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disolventes, tales como tolueno y quinoleína. Se trata de una mezcla compleja de hidrocarburos aromáticos policíclicos de tres o más anillos aromáticos condensados. Representa aproximadamente el 50% del alquitrán, y es la materia prima utilizada en la fabricación de electrodos para las industrias del aluminio y grafito.
La obtención de brea puede ser considerada, por lo tanto, una operación puramente física dado que su procesamiento únicamente consiste en la separación de aceites hasta ajustar el punto de reblandecimiento de la brea preexistente en el alquitrán. La calidad de la brea obtenida en el estado de la técnica está, por tanto, gobernada por la calidad de los alquitranes utilizados en el proceso.
La característica del alquitrán de ser un subproducto de las baterías de coque hace de esta materia prima un producto altamente inconsistente, hecho que sólo es posible compensar mediante la formulación de mezclas adecuadas de alquitranes. En cualquier caso, todos los tipos de alquitrán y, por consiguiente, las breas obtenidas a partir de ellos, poseen partículas sólidas en suspensión (IQ primario, secundario y carry- over), además de distintos tipos de impurezas metálicas caracterizadas de forma básica por su contenido en cenizas. Ambos contaminantes perjudican la calidad de la brea y/o hacen disminuir su potencialidad para aplicaciones en materiales carbonosos avanzados.
El aceite de antraceno se obtiene durante la destilación del alquitrán de hulla y se caracteriza por su rango de destilación, siendo éste el comprendido desde unos 260° C hasta la temperatura correspondiente para el ajuste del punto de reblandecimiento de la brea obtenida como producto final (generalmente 400-410° C). El aceite de antraceno está constituido mayoritariamente por hidrocarburos aromáticos de 2-4 anillos bencénicos y sus correspondientes heterociclos de O, N y S, siendo sus principales componentes fenantreno, antraceno, fluoranteno, carbazol y pireno. La elevada aromaticidad del aceite de antraceno y su característica de ser un producto destilado y totalmente destilable en todo su rango, hacen de este producto una materia prima altamente consistente en calidad, lo que sugiere la posibilidad de usos más nobles.
Muchos de los hidrocarburos aromáticos presentes en el aceite de antraceno y bastantes heteroaromáticos se transforman por tratamiento térmico lento, hasta 1000° C en recipiente cerrado debidamente presurizado para evitar su evaporación, en materiales carbonosos anisótropos y grafitizables. Un tratamiento térmico a menor temperatura dejaría la transformación en un estado intermedio, la brea, si bien con bajos rendimientos.
HOJA DE SUSTITUCIÓN REGLA 26
El proceso consiste en una condensación aromática deshidrogenativa que se produce por vía radicalaria. Dicho paso intermedio para la obtención de brea maneja temperaturas todavía excesivamente elevadas y bajas conversiones para ser aplicadas a escala industrial. Esto sugiere la potencialidad de inducir la condensación aromática mediante reacciones catalíticas que promuevan la generación de radicales, su condensación y deshidrogenación a temperaturas más bajas y un mayor rendimiento. Entre los posibles inductores ya utilizados para este tipo de reacciones se encuentran los catalizadores del tipo Friedel-Craft (BF3/HF, AICI3) y el azufre. Tanto por la calidad de los productos finales como por los costes operativos y residuos/subproductos originados, estos catalizadores no son aconsejables, proponiéndose en este caso, y constituyendo un objeto de la presente invención, la utilización de oxígeno, aire, aire empobrecido o sus mezclas.
El tratamiento con aire de alquitranes y breas, así como materiales compuestos, mesofase autosinterizables y fibras ha sido ya utilizado con distintas finalidades. Entre otras, incrementar el peso molecular y punto de reblandecimiento de breas y alquitranes, evitar el hinchamiento durante la carbonización en materiales compuestos carbono/carbono y mesofase autosinterizable, y termoestabilizar las fibras antes de su carbonización. La patente EP-A-0167046 describe la producción de una brea con bajo contenido en sólidos, mediante la oxidación con aire u oxígeno de una fracción de destilación seleccionada de alquitrán de hulla o un aceite pesado derivado de ella, mientras se calienta a temperaturas de 315-385° C preferiblemente, aunque se menciona la posibilidad de trabajar desde una temperatura inferior (149° C), hasta obtener un producto intermedio deseado. Este producto intermedio se somete posteriormente a destilación por arrastre (stripping) con vapor o un gas inerte, si bien dicha destilación podría eliminarse utilizando temperaturas más elevadas en la fase de oxidación. El resultado es una brea de impregnación utilizable especialmente para fabricar electrodos. En dicha patente no se contempla la posibilidad de introducir un tratamiento térmico intermedio para mejorar la calidad de la brea (en términos reológicos y carbono fijo) y el rendimiento final, ni se mencionan las condiciones de presión o el tiempo requerido para las etapas de procesamiento.
Descripción de la invención
HOJA DE SUSTITUCIÓN REGLA 26
El procedimiento de la invención, en comparación con el estado de la técnica, utiliza una gama más amplia de materias primas, incluyendo fracciones petroquímicas aromáticas. La brea obtenida según la invención, en comparación con la propia del estado de la técnica, presenta una mayor calidad intrínseca y mejores propiedades con relación a la salud (c'arcinogénesis) y medio ambiente.
La reacción del oxígeno del aire con el aceite de antraceno a temperaturas <400° C y preferiblemente >350° C, produce una condensación molecular a través de mecanismos que, a juzgar por la reactividad de los principales componentes del aceite de antraceno, parecen ser semejantes a los observados cuando se utiliza azufre como catalizador.
Se ha observado que variables tales como temperatura, tiempo de residencia, flujo de gas (aire/oxígeno), carga del reactor y presión, alteran el transcurso de la reacción, favoreciendo o inhibiendo las reacciones de condensación aromática, vía crítica para la formación de estructuras moleculares compatibles para promover reacciones de condensación aromática en lugar de reacciones de polimerización y entrecruzamientos. Un tratamiento térmico adicional en atmósfera inerte, permite aumentar la planaridad de las moléculas y estabilizar el producto de reacción en términos de depurar posibles reacciones laterales, lo que favorece su mojabilidad, aumenta su grafitizabilidad y mejora los rendimientos de la reacción.
Las breas producidas mediante la presente invención muestran una sustancial reducción de componentes cancerígenos debido a su limitada presencia en el aceite de antraceno y su reacción a través de las condiciones de operación propuestas. Al mismo tiempo, la realización de una destilación fraccionada en vacío, junto con la distribución de pesos moleculares que se alcanza mediante las condiciones de operación seleccionadas, generan una brea con una volatilidad reducida lo que implica un sustancial beneficio medioambiental.
La reacción del aceite de antraceno con el aire genera como subproductos/efluentes únicamente agua (ligeramente contaminada con amoníaco y equivalente en composición a las aguas amoniacales obtenidas durante el proceso de destilación del alquitrán) y una corriente gaseosa que contiene aire empobrecido, CO y C02. Al estar exenta de partículas sólidas e impurezas metálicas, la brea o el material carbonoso resultante no contendrán tales componentes.
HOJA DE SUSTITUCIÓN REGLA 2
Según las condiciones de reacción escogidas, la brea resultante puede generar coques que al ser observados bajo microscopía óptica de luz polarizada, pueden mostrarse como 100% anisótropos o 100% isótropos, dependiendo de las propiedades de la brea que sean de interés.
Las breas obtenidas mediante el procedimiento de la invención, dadas sus ventajosas características, son apropiadas para las aplicaciones propias de los precursores carbonosos y, en particular, son útiles para la fabricación de electrodos para industria del aluminio, electrodos de grafito y grafito sintético en general, ligantes para la industria de refractarios, impermeabilizantes y pasta electrometalúrgica.
El aceite de antraceno que no reacciona, dada la baja selectividad de la reacción, puede ser directamente comercializable, según las aplicaciones habituales de dicha materia prima obtenida por destilación del alquitrán. Adicionalmente, el aumento de la concentración de antraceno/fenantreno, por ser componentes poco reactivos, ocasionaría que dicha fracción incrementara el interés actual en la fabricación de pasta de antraceno.
Durante el procesamiento se generan tres situaciones fenomenológicas derivadas de reacciones laterales a evitar. 1. Formación de gomas/estructuras entrecruzadas.
2. Generación de partículas sólidas.
3. Generación de estructuras de elevado peso molecular.
Las condiciones de proceso se determinaron al objeto de evitar las reacciones laterales previamente mencionadas, junto a la maximización del rendimiento, economía y seguridad del proceso. Por este motivo se seleccionaron las siguientes variables de operación: • Temperatura: 250-400° C,' preferiblemente 350-400° C • Presión: 5-10 bar g • Flujo específico de aire (21% 02): 0,1-0,25 kg/kg de aceite de antraceno • Tiempo de residencia en reacción: 2-10 segundos, preferiblemente 6-10 segundos • Conversión en un solo paso: <40%. Mediante pasos sucesivos de transformación se alcanzan rendimientos netos superiores al 60%. • Tratamiento térmico en atmósfera inerte: 340-400° C, 3-10 horas, 0-10 bar g, preferiblemente 370-400° C, presión atmosférica y 4-6 horas '
HO
• Destilación a punto de reblandecimiento: Según la aplicación. Para aplicaciones convencionales entre 85-250° C, Mettler.
De acuerdo con la invención, el procedimiento se realiza mediante la aplicación secuencial combinada en tres etapas: • Tratamiento térmico oxidativo (reacción) • Tratamiento térmico en atmósfera inerte (estabilización) • Destilación fraccionada en vacío (ajuste del punto de reblandecimiento y agotamiento de componentes volátiles)
La brea así obtenida, en comparación con la producida mediante procedimientos estándar, por ejemplo según EP-A-0167046, presenta rendimientos en torno al 50%. Es una brea utilizable en múltiples aplicaciones y presenta mejores propiedades con relación a la salud (contenido en componentes cancerígenos) y medio ambiente (contenido en componentes volátiles).
Descripción de los dibujos
Para la realización del procedimiento de la invención se utilizó, aunque no en forma vinculante o limitativa, la unidad piloto cuyo esquema se ilustra en la Figura 1 adjunta, en la cual las referencias numéricas indican: 1. Reactor 2. Bombas de recirculación 3. Sistema de dosificación de reactivo (aire/oxígeno) 4. Mezclador estático 5. Analizador de oxígeno 6. Depósito de tratamiento térmico 7. Columna de destilación para el ajuste del punto de reblandecimiento. 8. Regulador de presión 9. Reguladores de temperatura 10. Sistemas de calentamiento 11. Recogida de venteos 12. Entrada de aceite de antraceno 13. Purga 14. Recirculación del aceite de antraceno que no reacciona 15. Salida de brea.
HOJA DE SUSTIT
Ejemplos
Los ejemplos siguientes corresponden a formas de realización de la invención, que se dan a título de ejemplos no limitativos.
Como materia prima preferible se utiliza aceite de antraceno procedente de la destilación del alquitrán de hulla, con las siguientes características promedio (aspecto no limitativo):
De acuerdo con las características ventajosas de la presente invención, pueden ser utilizadas sin ningún inconveniente en cuanto calidad del producto generado, distintas fracciones carboquímicas, ampliando o estrechando el rango de destilación propuesto. La única modificación sustancial que se obtiene es la derivada de un mayor o menor rendimiento del proceso.
Si se utilizan aceites no carboquímicos, o componentes con alto contenido en heteroátomos y/o componentes con elevado contenido en estructuras nafténicas y cadenas laterales, la reacción ha de ser llevada con precaución para evitar la formación de gomas y estructuras entrecruzadas. Se recomienda la maximización de la temperatura y reducción de conversión a un solo paso.
Ejemplo 1 En la unidad piloto descrita anteriormente se trató una muestra de aceite de antraceno bajo las siguientes condiciones: Temperatura: 300° C Tiempo de residencia: 6 segundos Caudal específico de aire: 60 Nl/h aire por kg de aceite Presión: 5 bar g Tratamiento térmico: 400° C, 5 horas, 10 bar g Destilación: Ajuste a punto de reblandecimiento 90° C, Mettler
HOJA DE SUSTITUCIÓN REGLA 26
Se obtuvo una brea con las siguientes características, en comparación con una brea de impregnación estándar, y se obtuvo un rendimiento neto en brea del 55%:
Se observa el sustancial incremento en las propiedades Teológicas de la brea obtenida, medidas a través de la velocidad de filtración y el aumento en resina beta y carbono fijo.
Ejemplo 2 • -. . • . : En la unidad piloto descrita anteriormente se trató una muestra de aceite de antraceno bajo las siguientes condiciones: Temperatura: 350° C Tiempo de residencia: 4 segundos Caudal específico de aire: 60 Nl/h aire por kg de aceite de antraceno • Presión: 5 bar g Tratamiento térmico: 400° C, 5 horas, 10 bar g Destilación: Ajuste a punto de reblandecimiento 90° C, Mettler
Se obtuvo una brea con las siguientes características, en comparación con una brea de impregnación estándar, y se obtuvo un rendimiento neto en brea del 38%:
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26
Parámetro Unidades Ejemplo 2 Brea estándar I Cenizas (ASTM D2415) % <0,01 0,1 I
Se observa cómo un control de la conversión y una mayor temperatura de reacción (respecto al Ejemplo 1) proporcionan un producto con velocidad de filtración mejorada y una menor generación de ¡nsoluble en quinoleína, consecuencia de una menor generación de estructuras entrecruzadas, compuestos de elevado peso molecular y, al realizarse en un menor tiempo, una menor generación de sólidos.
Ejemplo 3 En la unidad piloto descrita anteriormente se trató una muestra de aceite de antraceno bajo las siguientes condiciones: Temperatura: 350° C Tiempo de residencia: 4 segundos Caudal específico de aire: 60 Nl/h aire por kg de aceite de antraceno Presión: 5 bar g • Tratamiento térmico: 400° C, 5 horas, 10 bar g Destilación: Ajuste a punto de reblandecimiento 1 10° C, Mettler
Se obtuvo una brea con las siguientes características, en comparación con una brea de impregnación estándar, y se obtuvo un rendimiento neto en brea del 35%:
En este caso la brea obtenida sería adecuada para la aplicación en breas ligantes para electrodos de la industria del aluminio. En caso de requerirse mayor proporción de ¡nsoluble en quinoleína puede realizarse una mezcla con una brea .carboquímica de alto contenido en ¡nsoluble, para obtener una brea con una resina beta y carbono fijo (normalizado a un nivel de ¡nsoluble) mejorados. . • HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
A partir de las propiedades anteriores, se observa la potencialidad del proceso para generar precursores de carbono con un menor contenido en compuestos cancerígenos (B[a]P equiv.) y un menor impacto para el medio ambiente (ausencia de componentes volátiles a 360° C).
Ejemplo 4 En la unidad piloto descrita anteriormente se trató una muestra de aceite de antraceno bajo las siguientes condiciones: W • Temperatura: 350° C Tiempo de residencia: 4 segundos Caudal específico de aire: 60 Nl/h aire por kg de aceite de antraceno Presión: 5 bar g Tratamiento térmico: Ninguno 75 • Destilación: Ajuste a punto de reblandecimiento 90° C, Mettler
Se obtuvo una brea con las siguientes características, en comparación con una brea de impregnación estándar, y el rendimiento neto en brea fue del 35%. También se expone en la tabla siguiente, desde el punto de vista comparativo, la muestra obtenida en 0 el Ejemplo 2 como dato de la eficacia del tratamiento térmico intermedio que se propone en la presente invención.
En este caso se observa cómo la aplicación de un tratamiento térmico de5 estabilización mejora la velocidad de filtración (propiedades reológicas). Al mismo tiempo se verifica la influencia sobre la resina beta, carbono fijo y rendimiento global del tratamiento.
Claims
1.- Procedimiento de obtención de breas a partir de alquitranes y sus destilados, caracterizado porque se realiza en tres etapas, en condiciones suaves de presión y temperatura, siendo las etapas: tratamiento térmico oxidativo utilizando como reactivo aire, oxígeno, aire empobrecido en oxígeno, o sus mezclas; tratamiento térmico en atmósfera inerte, y destilación fraccionada.
2.- Procedimiento, según la reivindicación 1 , caracterizado porque la etapa de tratamiento térmico oxidativo se realiza a una temperatura <400° C, una presión <10 bar g y tiempos de residencia entre 2-10 segundos, y preferiblemente 350-400° C, 5-10 bar g y 6-10 segundos, utilizando como reactivo aire, oxígeno, aire empobrecido en oxígeno, o sus mezclas.
3.- Procedimiento, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la etapa de tratamiento térmico en atmósfera inerte se realiza a 340-400° C, <10 bar g y tiempos de residencia entre 3-10 horas y, preferiblemente, 370-400° C, presión atmosférica y 4-6 horas, a fin de estabilizar el producto de reacción.
4.- Procedimiento, según las reivindicaciones 1 , 2 y 3, caracterizado porque la etapa de destilación fraccionada se realiza preferiblemente en vacío o por arrastre con vapor de agua o gas inerte, a fin de ajusfar el punto de reblandecimiento.
5.- Procedimiento, según las reivindicaciones 1 , 2, 3 y 4, caracterizado porque como subproducto se obtiene un aceite de antraceno que presenta una concentración .de antraceno/fenantreno incrementada.
6.- Uso de las breas obtenidas mediante el procedimiento de las reivindicaciones 1 a 4, en las aplicaciones propias de los precursores carbonosos.
7.- Uso de las breas obtenidas según el procedimiento de las reivindicaciones 1 a 4, para la fabricación de electrodos para industria del aluminio, electrodos de grafito (como brea ligante o brea impregnación) y grafito sintético en general, ligantes para la industria de refractarios, impermeabilizantes y pasta electrometalúrgica.
8.- Uso del aceite de antraceno obtenido como subproducto del procedimiento, según la reivindicación 5, para la fabricación de pasta de antraceno.
HOJA D
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