Способ получения связующего

СОЮЗ СОВЕТСКИ СОЦИАПИСТИЧЕС ЕСГУБЛИК С 10 СЗ/О я(. СПИ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВ 2(54) СПОСОБ ПОЛ (57) Использовани Сущность: каменн ют с поглотительн личестве 10-15 воздухом, дополни лород в количеств удельной расходе мешивание смеси,ментальные ии канценности, М.: ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут охраны труда и техники безопасности черной металлургии(56) Данецкая О.Л, Экспериобоснования деканцерогенизацрогенных продуктов промышлеМедицина, 1971, с, 219.Сергиенко С,Р. Высокомолекулярныесоединения нефти. М,: Химия, 1964, с. 416.Сухорукова Е,А. и др, О возможностиснижения содержания 3,4-бензпирена в каменноугольных пеках. - Кокс и химия, 1984,с. 36-38, М 6.Получение и исследование новых связующих материалов для электродной промышленности. Отчет по НИР(УПИ, рук,Г.Д,Харлампсвич, инв. ч. Б 8425-32, Свердловск, 1980, с 210,Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам обработки каменноугольного связующего, и можетбыть использовано на коксохимическихи редп риятия х (и роизводствах),Использование связующих на основе каменноугольного пека ограничено из-за павы.шенной его канцерогенности. обусловленнойканцерогенно-активными полициклическимиароматическими углеводородами (ПАУ), индикатором последних признан 3,4 - "бенз(а)пирен (БП), содержание которого вкаменноугольных пеках составляет от 0,7 до4,0 О и более.Известны спосленных проду:тов,обы обработки промыш снижаюшие канцероген УЧЕНИЯ СВЯЗУЮЩЕГО е: углехимия, коксохимия. оугольный пек смешиваым маслом, взятым в комас.о, и обрабатывают тельно содержащим кисе 21,0-35,0 об.;4 при егообеспечивающем пере табл. ность путем сульфирования, ацетилирования, ультрафиолетового облучения, обработки токами высокой частоты, но для использования в промышленности не представляющие интереса, так как либо загрязняют целевой продукт, либо сложны и опасны в эксплуатации.Из известных способов обработки для каменноугольных связующих наиболее целесообразно термоокислейие, а именно азрация их воздухом с добавлением или без добавления кислорода или озона.Наиболее близким техническим решением, вьбранным в качестве прототипа, является способ обработки каменноугольного пека воздухом при температуре реакцион 177814010 15 20 25 30 35 40 45 50 ной среды 250-300 С, используемый дляполучения пека с повышенной температурой размягчения при одновременном снижении его канцерогенности, Процессобработки длится несколько часов и заканчивается при получении пека с наружнойтемпературой размягчения, При этом продукт уплотняется, растет его температураразмягчения, изменяются его реологические характеристики.Недостатком способа является низкаядеканцерогенизация, а также уплотнениепродукта в результате чего изменяются реологические характеристики, что в ряде случаев нежелательно при использованиипродукта в качестве связующего,При используемом температурном режиме одновременно с деканцерогенизацией продукта возможно дополнительноеобразование(синтез) канцерогенных соединений, например, абсолютный прирост 3,4БП при 250 С составляет 0,24%, при 300 Ссоставляет 0,62%, т,е, для деканцерогенизации продукта необходимо дальнейшееснижение температуры реакционной зоны,Целью изобретения является снижениесодержания канцерогенов в связующем иупрощение технологии процесса.Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе обработки каменноугольного пека путем термоокисления, последний предварительно смешивают споглотительным маслом в соотношении 8590% каменноугольного пека и 10-15% поглотительного масла (по массе), процесстермоокисления осуществляют с помощьювоздушно-кислородной смеси (21-35% кислорода по объему) в течение 60-120 мин притемпературе реакционной зоны 180-200 С,При термоокислительной обработкекаменноугольного пека компоненты, входящие в его состав, вступают в сложноефизико-химическое взаимодействие -протекают как процессы деструкции, так инеравновесной поликонденсации,Стимулирование той или иной реакцииможет быть вызвано исскуственным увеличением содержания какого-либо компонента пека,Введение добавки органического растворителя (поглотительного масла) направлено на снижение скорости процессовполиконденсации, приводящих к росту температуры размягчения пека и уплотнениюпродукта, т;е. реализуется возможностьснизить содержание 3,4 БП в связующемпри сохранении его реологических свойств,Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что введениедобавки органического растворителя в определенном соотношении является новизной заявляемого способа, позволяющегоповысить эффективность деканцерогенизации продукта. Введение добавки поглотительногомасла, имеющего температуру кипения 220 С, а также возможность синтеза канцерогенных соединений при 250-300 С обуславливает необходимость снижения температуры реакционной зоны до 180200 С, что является существенным отличием заявляемого способа, исключающим прирост 3.4 БП в процессе обработки,В процессе термоокисления каменноугольного связующего с целью снижения его канцерогенности использован в качестве дегидрирующего агента кислород, что обуславливает увеличение скорости окислительных реакций БП и других канцерогенных ПАУ в соответствующие хиноны, не обладающие канцерогенным действием.Использование воздушно-кислородной смеси (ВКС) с содержанием кислорода 21-35% (по объему) в целях деканцерогенизации продукта является вторым существенным отличием заявляемого способа,Длительность обработки каменноугольного связующего с целью деканцерогенизации составляет 60-120 мин - это является третьим отличительным признаком. Таким образом, предлагаемое техническое решение характеризуется совокупностью отличительных признаков,обуславливающих достижение положительного эффекта.Обработка каменноугольного связующего с целью снижения его канцерогенности осуществляется следующим образом.В лабораторный реактор, имеющийэлектрообогрев, загружают 400 г каменноугольного связующего, нагревают до180-260 С, через нагретый продукт барботируют воздушно-кислородную смесь (2135% кислорода по объему) в течение60-120 мин, при удельном расходе ВКС5 л/мин на 1 кг продукта, обеспечивающемв данном случае его пневматическое перемешивание,При экспериментальной проверкепредлагаемого способа были проведеныопыты, результаты которых приведены втабл,1.В опытах 1-7 в качестве связующего использован среднетемпературный пек (СТП)с Тразм, - 71 С, Ч" - 61,4%, А - 0,18%.П р и м е р 1. В лабораторный реакторзагружают 400 г СТП, нагревают и термостатируют при 180 С и в течение 60 мин барботируют воздух. Расход воздуха составляет5 л/мин на 1 кг продукта. Содержание 3,4БП в продукте до обработки - 1,52%; послеобработки - 1,010 ,П р и м е р 2, Загружают в реактор 400 гСТП, нагревают и термостатируют при200 С, в течение 60 мин барботируют воздушно-кислородную смесь с содержаниемкислорода 35% (по объему), получаемую путем обогащения воздуха кислородом (опыт3), Удельный расход воздушно-кислороднойсмеси 5 л/мин на 1 кг продукта. Содержание 103,4 БП в продукте до обработки - 1,80 :после обработки - 1,0,П р и м е р 3, Обработку 400 г СТПосуществляют в следующем режиме:Т обработки. С 260 15Время обработки, мин60Содержание кислорода,21Удельный расход воздухана 1 кг продукта, л/мин 5Результат обработки; 20Содержание 3,4 БП дообработки 2,1 после обработки 1,4%П р и м е р 4. Обработку 400 г СТПосуществляют в следующем режиме: 25Т обработки, С 260Время обработки, мин. 60Содержание кислорода, % 35Удельный расходВКС 5 л/мин на 1 кг 30продукта . Результат обработки:Содержание 3,4 БПдо обработкипосле обработки 1,8 1,3. 35 При термоокислительной обработке среднетемпературного пека опыты 1-7 при указанных в табл.1 режимах обработки эффективность деканцерогенизации состав ляет 26,6-44,4%.При температуре обработки равной 200 С увеличение эффективности деканцерогенизации отмечается при увеличении содержания кислорода в смеси (опыт 3), при 45 увеличении продолжительности обработки до 120 мин (опыт 4),При температуре процесса 260 С увеличение продолжительности обработки и содержания кислорода на эффективность 50 деканцерогенизации оказывают меньшее влияние, в то же время при температуре обработки 260 С отмечается уплотнение продукта, возрастает его температура размягчения до значений, приведенных в 55 табл.2.В опытах 8-16 связующее получено путем смешения СТП с поглотительным маслом в соотношении 85-90:15-10 мас,7 ь соответственно.Результат обработки:Содержание 3,4 БПдо обработки 1,54 после обработки 0,62 (опыт 8).Пи м е р 6, 400 г связующего того же состава обрабатывают в реакторе при следующих параметрах;Т обработки, С 200 Время обработки, мин 60 Содержание кислорода, 033,5 Удельный расходВКС 5 л/мин на 1 кгпродукта Результат обработки:Содержание 3,4 БПдо обработки 1,54 после обработки 0,57% Эффективность процесса деканцерогенизэции при введении в среднетемпературный пек добавки поглотительного масла составляет 30,7-63,0%, т.е. увеличивается на 20-30 по сравнению с обработкой СТП (опыты 1-7, табл,1), Наиболее интенсивно процесс деканцерогенизации идет в первые 60 мин; максимальная эффективность деканцерогенизации отмечается в интервале температур 180-200 С (опыты 8-12, табл.1), при обработке в этом интервале температур температура размягчения продукта достигает значений 70-76 С (опыты 1-5, табл,2), что отвечает требованиям, предъявляемым к связующему,В качестве оптимальных с точки зрения эффективности деканцерогенизации определены следующие параметры термоокислительной обработки,Температура, С 180-200 .Время обработки, мин 60-120 Содержание кислородав смеси (об.) 21-35 при удельном расходе ВКС, обеспечивающем пневматическое перемешивание продукта.Использование предлагаемого способа получения каменноугольного связующего обеспечит по сравнению с существующими способами следующие преимущества: снижение в 2-3 раза содержания канцерогенных соединений (по 3,4 бенэ(э)пирену); снижение температуры процесса до 180 П р и м е р 5, 400 г связующего указанного состава загружают в реактор и обрабатывают при следующих параметрах:Т обработки, С 180 Время обработки, мин. 60 Содержание кислорода, 021 Удельный расходвоздуха 5 л/мин на 1 кгпродукта,1778140 200 С и сокращение времени обработки до 60-120 мин,улучшение условий труда.Формула изобретения Способ получения связующего путем обработки каменноугольного пека воздухом при повышенной температуре, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения содержания канцерогенов в связующем и упрощения технологии процесса, каменноугольный пек перед обработкой предварительно смешивают с поглотительным маслом, взятым в количестве 10-15 мас. о, и смесь обра баты вают воздухом, дополнительносодержащим кислород в количестве.21,0- 35,0 об.оь при его удельном расходе, обеспечивающем перемешивание смеси. Табли ца 1 Содержание 3,4 БПмас.ь Эффективность обработки Параметры процесса термоокислительнойобработки Связующее 1 пыт т,с после обработки Удельныйрасход ОКС до обработки Содержание кисОремяобработки, мин порода,Таблица 2 оставитель З,Чернышеваехред М.Моргентал Корректор. С,Пека едактор каз 4163 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобр 1130",15. Москва, Ж. РаушПодписноеениям и открытиям ая наб 4/5 ГКНТ ССС Прои енно-изд,.тельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага 1 : Срецнетемперат 180 2 турный пек 200 3 гоо 4 гаа 5 260 6 26026 о 8 85"90 средне 9 температурного 180 10 пека гоо 11 10-15 ь поглоти 12 тельного масла 200 13. 260 14 260 15 г 60 16 260 6 а 60 60 120 6 о 6 о 1 го 6 о 120 6 о 60 6 о 6 а 6 о 120 1 го 21,0 21,0 З 5,о 21,О 21,о 36,0 35,0 г 1,о 2 1 0 21, а 26, 5 3 3, 5 г 1, о З 5, о 21,0 Э 5,о 1,О 1,54 1,О 13 1,4 1,Э 131 0,62 0,91 1,О 1,а 4 о,51 о,91 0,90 1,О а,81 1 26,9 26,6 44,4 38, 33,1 21,1 21,1 59,1 40,9 33,5 30,1 63,о 40,9 41,5 35,1 41,4