Способ определения ароматичности углеграфитовых материалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистических(22) Заявлено 130381 (21) 3278126/23-26 51) М Кд з с присоединением заявки М 9 С 01 1 Я 31/06 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 23.02.83(72) Авторыизобретения Л.И. Мариич, С.М, Жаботинская раинский ордена Знак Почета научно углехимический инстит71) Заявител исследователт "Ухин" 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧНОСТИ УГЛЕГРАФИТОВЫ МАТЕРИАЛОВ. Изобрете определения леграфитовы продуктов д угольной см нение в кок раслях про структуры в Известен лиз, примен графитовых линиям рентетакиние или азис иопонентов по расорбенте в эави отсутствиярованного угле 5 ние относится к способамстепени ароматичности уг х материалов, например еструкции углей, каменноолы, и может найти примесохимической и других отмышленности при изучении еществ.рентгеноструктурный анаяемый для изучения угле- материалов по характерным генограмм для граФита 11 Однако в силу полного или частичного перекрывания этих линий этот метод не позволяет судить о степени ароматичности углеграфитовых материалов,те, не позволяет количественно определить этот показатель. Кроме того,рентгеноструктурный анализ требуетбольшой затраты времени и соблюденийспециальных требований по технике безопасности,Цель изобретения - количественнаяоценка степени ароматичности углеграфитовых материалов, уменьшение рудоемкости определения.Поставленная цель достигается тем,что через испытуемый материал пропускают пары двух соединений - бензола и тиофена или нафталинав потоке газа-носителя.Указанное отличие позволяет опр делить степень ароматичности с помощью веществ-тестеров, выбранных м образом, что молекулярное строе одного из них, например бензола нафталина, геометрически подобно ментарному ароматическому звену б ной плоскости графита, а второе - т фен или тионафтен элюирует раньше первого только на ароматическй конден сированном углероде исследуемого материала.Выбранные пары ком зному ведут себя на ад исимости от наличия илароматически конденсирода в образце.Так, при использовании в качестве тестеров пары бенэол-тиофен, бензол, на графите и графитированной саже, т. е. на материалах, характеризующихся полной ароматичностью, удерживался в большей степени, чем тиофен. На материалах, характеризующихся меньшей ароматичностью, например на пековом коксе, степень удерживания бензола уменьшалась. На материалах, не содержащих ароматически конденсир-ванногодля тиофена 60 80 100 120 Бензол Тиофен углерода, например на антраците, вбольшей степени удерживался тиофен,а не бензол,Сущность способа состоит в том,что исследуемый углеграфитовый материал засыпают в хроматографическуюколонку, которую помещают в термостатхроматографа, нагретый до 40-120 С,В поток газа-носителя последовательно вводят пары бензола-тиофена илинафталина-тионафтена, Но полученной 0хроматограмме определяют параметрыхроматографического опыта и рассчиты;вают теплоту адсорбции. Отношениетеплот адсорбции выражают через коэф-.фициент ароматичности К, который характеризует степень ароматичности ине зависит от условий проведения опыта.П р и м е р . Для определения степени ароматичности термоантрацита, 20обработанного при 2000 С, используютхроматограф Цветф с детектором типа катарометр. Термоантрацитом, измельченным до Фракции 0,20-0,15 мм,заполняют хроматографическую колонку 25длиной 1 м и диаметром 3 мм, которуюпомещают в термостат хроматографа стемпературой 40 С. Затем в поток гадза-носителя гелия при скорости60 мл/мин вводят последовательно адсорбируемые компоненты бензол.и тиофен в количестве 0,02 мкл.Хроматографический опыт проводятв следующих условиях: время удерживания несорбиру"щегося газа 0 175 мин 35время удерживания бенэола 0,925 мин,время удерживания тиофена 0,840 мин,вес исследуемого адсорбента д 9,85 г,поправка на сжимаемость газа при прохождении через колонку Л 0,825, атмосферное давление Р 739,7 мм рт.ст., 40давление на входе в колонку Р1033,7 мм рт ст., объемная скоростьгаза-носителя Чч 53,9 см /мин.э Величина удельного Удерживаемого 45объема для бенэола равна- 10 с 925:Ос 175 Ос 8255399,85(1 т. -М Л ЧьЧа й0840-0175 0825 5399,85Для расчета теплоты адсорбации определяют удельные удерживаемые объемы при, фС; 60 0,61 0,39 0,20 0,175 0,51 0,50 0,20 Ор 175 65 Строят зависимость 1 д" от иЧаТ Т по тангенсу угла наклона прямой определили теплоту адсорбции каждого компонента.Теплоту адсорбции рассчитывают по Формуле йЧТ9 с= Т 4,57 ккал/моль,Ябв= 9,1 ккал/моль, Ц8,9 ккал/моль.По .отношению теплот адсорбции определяют коэффициент ароматичности длятермоантрацита, обработанного при 2000 л : - - 1 02о 91йт 8 9В табл, 1 йриведены экспериментальйые данные по определению ароматичности углеграфитовых материалов,Как видно из данных табл, 1, наибольший коэффициент ароматичности имезт графит и графитированная сажа, наименьший - антрацит обезэоленный икокс, полученный при 900 С, что подтверждается самой природой исследуемых материалов,В табл. 2 приведены отношения теплот адсорбции различных пар соединений для графита и графитированной сапжи,Из данных табл. 2 следует, что топько применение пар бенэол-тиофен илинафталин-тионафтен позволяет определить коэффициент ароматичности, выраженный через отношение теплот адсорбции и имеющий постоянную величину дляграфита и графитированной сажи, принятых за эталон в ряду углеграфитовыхматериалов.Использование других пар соединений, например бенэол-циклогексан,бензол-октан, бенэол-м-ксилол не позволяет по отношению теплот адсорбциисудить о степени ароматичности углеграфитовых материалов, так как коэффициент ароматичности в этом случаетеряет физический смысл,В табл, 3 представлены сопоставительные данные известного и предложенного способов.Из сопоставительного анализа сле,дует, что хроматографический методпозволяет определить ароматичностьуглеграфитовых материалов любой структуры в отличие от рентгеноструктурного, который применим только для веществ, содержащих углерод упорядоченной структуры, Кроме того, метод нетребует больших затрат времени, соблюдения специальных .условий по технике безопасностиТаким образом, данный способ является количественным методом определефния ароматичности углеграфитовых материалов, дающий возможность оценить998944 степень ароматичности веществ безпредварительной термообработки передопытом.Способ применим для исследованияструктуры продуктов деструкции углей,каменноугольной смолы и других веществ,Та блица Теплота адсорбции Коэффициент арома- тичности нафталнна- тионаФтена Компоненты бензол тиофен 4,5 4,3 1,10 1,10 Графит Графитированнаясажа 10,3 11,4 1,10 1,08 1,10 6,7 7,3 1,08 Пековый кокс Кокс высокотемпературный 9,8 0,97 7,8 0,98 2,4 0,95 0,80 2,3 0,9 б 0,81 13,0 11,0 Таблица 2 Коэффициент ароматичноств Компоненты Нафталин- тионафтен Бензол- циклогексан Бензолтиофен Бензолм-ксилол Бензол- октан 0,80 0,97 Графит 0,29 Графитированная сажа 0, 82 0,8 б 0,99 Т а б л и ц а 3 Способ Показатели Предложенный Известный Любые структуры Упорядоченныеструктуры Продолжительностьопределения 7 ч 28 ч Требует специальных методов предосторож- ности Не требует Условия техникибезопасности Антрацит обеззоленныйКокс 900 С Возможность определения ароматичности углеграфитовых материалов Исп льзование гго на практике п звот ит управлять технологическими процессами, например процессом коксования пека, а также кончролирооть качество углеграфитсзых м.-тернали при нх получении. Коэффициентароматичности бензолатиофена998944 Формула изобретения Составитель Л. СветличнаяТехред Л.Бабинец Корректор Е. Ро.но Редактор С. Па грушева Тираж 871 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 11035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 1146,67 Финнами ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 Способ определения ароматичности углеграфитовых материалов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью количественной оценки степени ароматичности и уменьшения трудоемкости .определения, через исследуемый материал в потоке газа-носителя пропускают пары двух соединений - бензола и тиофена или нафталина и тионафтена. Источники информации,5 принятые во внимание при экспертизе 1, Структурная химия углерода и углей. Сборник. М., Наука, 1969, с. 35-45.