Способ получения смолистого пекового материала

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМОЛИСПЕКОВОГО МАТЕРИАЛА Инльф аид ОГ Изобретение касается способния смолистого пекового материаменноугольного пека.В основу изобретения положразработки способа получения изугольного пека смолистого материторого могут быть изгвысококачественные углеродистыбез дополнительных операцийили с меньшим в сравнении с урники числом операций и который,го, может служить пропиточными являться высококачественным сматериалом. а получела из каобретению получаютсмоли из каменноугольного пека ующие характеристики:ие меэофазы2%; Согласно стый материа имеющего сла) содерж ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ена задачакаменноала, из коотовлены е изделия обработки овнем техкроме тосредством вяэующим Ы 1838375 А(57) Использование: углехимия, Сущность: каменноугольный пек, содержащий до 10 мас,0 ь твердых веществ, нерастворимых в хинолине, и имеЮщий точку размягчения по методу Кремера-Сарнова 100 С, смешивают с фильтровальным материалом, взятым в количестве 1-10, Смесь подвергают горячему фильтрованию с использованием пластинчатого фильтра с отверстиями диаметром 50 - 150 мкм. Затем проводят перегонку в тонкопленочном аппарате при 300 - 425 С, давлении 10 мбар. Целевой продукт содержит, мас.ф(,: меэофаэу 2, нераст воримый в толуоле материал 58 - 78, нерастворимый в хинолине материал 2, летучие компоненты 20, золу 0,06, имеет точку размягчения по методу Кремера-Сарнова 200-300 С. 2 ил. в) содержание нерастворимого в толуоле материала (Р-смол) 58 - 750;с) содержание нерастворимого в хинолине материала 2 (точку размягчения в пределах 200-300 С, измеренную по методу Кремера-Сарнова (КЯ;е) содержание летучих компонентов 20% содержание эолы 0,06%..Вследствие неожиданной для каменноугольного. пека относительно высокой точки размягчения, находящейся в диапазоне температур 200 - 300 С (КЯ), этот материал хорошо подается обработке, при этом отсутствует опасность преждевременного коксования или термического разложения.Кроме того, новый смолистый материал неожиданно имеет очень высокий выход кокса (от 90 до более 90), что для смолистого материала из каменноугольного пекаявляется чрезвычайно хорошим показателем. так как имеется возможность получения более плотного кокса, а при дальнейшей обработке также более плотного графита при меньшем числе операций переработки и более короткой продолжительности переработки.Получение нового смолистого материала осуществляется в ходе нижеследующих технологических операций, причем:А) в качестве исходного материала используется каменноугольный пек, содержащий до 10 твердого вещества, например золы, угольных частиц, нерастворимого в хинолине материала (первичных а -смол), и имеющий точку размягчения 100 С;В) в исходный материал добавля,ат 1- 1000 фильтровального материала, например кизельгура, активированного угля;С) смесь подвергают горячему фильтрованию в пластинчатом фильтре;О) затем фильтрат концентрируют в тонкопленочном выпарном аппарате в температурном диапазоне от выше 300 до около примерно 425 С и при давлении 10 мбар,Неожиданно было обнаружено. что новый смолистый материал может быть получен из обычного каменноугольного пека с точкой размягчения ниже 100 С, содсржащего 1-10 Д твердых веществ, для чего последний сначала посредством фильтрации при необходимости с применением фильтровальных материалов) в значительной степени освобождают от этих твердых веществ, состоящих из золы, угольных частиц и компонентов, не растворимых в хинолине (первичные а -смолы), Неожиданно. сказалось, что пек, подвергнутый такои предварительной обработке, поддается надежной и непрерывной переработке в новый смолистый материал в тонкопленочном выпарном аппарате под вакуумом10 мбар и в температурном диапазоне выше 300 С, причем получаемый новый материал имеет форму концентрата.Также неожиданно оказалось, что отделяемые в виде дистиллята побочные продукты имеют исключительные свойства, что делает их пригодными для применения в качестве добавок к смолам, дегтям и маслам.При применении операции фильтрования образуется достаточное количество свободных от твердого вещества фильтратов, пригодных для дальнейшей переработке в тонкопленочном выпарном аппарате,Новый смолистый материал может быть с успехом использован в промышленности по переработке углеродсодержащих материалов, так как хорошо поддается переработке.Предпочтительным способом его использования является производство пеко 5 вого кокса вследствие неожиданновысокого выхода кокса - выше 900.Другим предпочтительным способомиспользования нового смолистого материала является изготовление углеродных фор"О мованных тел. Эти углеродныеформованные тела хорошо. подходят, .например, для электродов, угольных щеток ит.п, В графитированном виде подвергнутыйтермообработке продукт может быть использован как графит для реакторов.Новый смолистый материал может бытьуспешно применен также как пропиточныйматериал, так как неожиданно было обнаружено, что он обладает чрезвычайно хорошей20 динамической вязкостью в зависимости оттемпературы. Например, с помощью новогосмолистого материала можно угольные формованные тела, изготовленные из традиционного смолистого материала, превратитьпосредством немногих пропиточных операций в формованные тела высокой прочности.Наконец, новый смолистый материалтакже вполне пригоден как связующее для30 углеродсодержащих материалов,Изобретение более подробно поясняется ниже в описании способа, а именно на,основании технологической схемы, показанной на фиг,1,Необработанный каменноугольный деготь или необработанный каменноугольныйпек подаот (и ри необходимости. с добавкойфильтровального материала) на ступень 1горячей фильтрации, .которая состоит из40 пластинчатого фильтра с:размером пор 50150 мкм, Температура фильтра составляет взависимости от обрабатываемого продуктаоколо 90-350 С. Отфильтрованный продуктпоступает в накопительный резервуар 2, из45 которого он с помощью питательноо насоса 3 подается в тонкопленочный выпарнойаппарат 5, ротор которого соединен с унифицированным узлом 4 привода. Посредством ротора и родукт равномернораспределяется на внутренней стенке аппарата, благодаря чему более летучие компоненты очень быстро испаряются, Ввыпарном аппарате 5 расположен конденсатор б, на который осаждаются зти более55 летучие компоненты отфильтрованного материала, Они попадают на дно тонкопленочного выпарного аппарата 5 и оттудаотсасываются с помощью насоса 7 для откачки дистиллята и направляются в сборник9 для дистиллята, Рабочие температуры ввыпарном аппарате превышают 300 С, а рабочее давление ниже или равно 10 мбар. Неиспарившаяся часть продукта (концентрат) попадает в зону действия насоса 9 для отвода концентрата, удаляется из выпарного аппарата 5 и поступает в сборник 10 для концентрата. Вакуум в сборнике создается с помощью вакуумной системы 11.Концентрат может быть использован, например, в качестве сырья для производства высококачественного пекового кокса или пекового графита, в качестве литейного пека, пропиточной смолы для пекового кокса, связующего вещества для углеродных формованных тел или как ТопацЬепресЬ (это слово в терминологических словарях не обнаружено),Полученный дистиллят, который может быть к тому же разделен на фракции обычным способом, пригоден, например, для следующих способов применения;как добавочный компонент для дегтей, в частности для дегтей, содержащих твердые вещества;как добавочный компонент для смол (разжижитель);как добавочный компонент для масел, Ниже представлены три примера получения смолистых материалов из г,еков каменноугольного происхождения в соответствии со способом., предложенным в изобретении, причем в каждом случае каменноугольный пек посредством фильтрации освобождают от его нерастворимых компонентов и после этого дистиллируют при повышенной температуре и пониженном давлении с целью удаления фракций с низкой точкой размягчения и получения концентрата с более высокой точкой размягчения. В качестве исходных пеков обычно применяют. пеки с точкой размягчения100 С (КЯ), однако в принципе могут применяться также пеки с более высокой точкой размягчения, однако при этом уменьшается достигаемая производительность фильтрацииП р и м е р 1. Каменноугольный пек с точкой размягчения 69 С и содержанием нерастворимых в хинолине компонентов 6,9% нагревают до 240 ОС и фильтруют при 250 С на плоском фильтре, При этом используют в качестве вспомогательного фильтровального материала 5% целита. Вспомогательный фильтровальный материал образует на плоской поверхности пористый фильтрующий слой,В результате фильтрации все нерастворимые в хинолине компоненты были практически удалены, т.е, могли составлять количества, находящиеся ниже порога ин 0,78 1,55 дикации, Материал можно было без дальнейшей предварительной обработки подавать непосредственно в тонкопленочный5 выйарной аппарат.Отфильтрованный исходный материализ "мягкого" пека, имеющего точку размягчения 69 С, был подвергнут одноступенчатой непрерывной термообработке при10 температуре 328 С и рабочем давлении 1мбар, при этом распределение в выпарномаппарате и определение направления течения осуществлялось с помощью механически перемещаемых щеток. В это же время15 производилась механическая самоочистка.Рабочий вакуум создавался с помощью вакумаппаратов; предпочтение отдается многоступенчатым системам.Среднее время пребывания смолистого20 материала в выпарном аппарате составиломенее 1 мин. Прошедшее отгонку фракцииотделялись помощью находящегося в выпарном аппарате конденсатора и затем отводилась из последнего.25 Удельная пропускная способность выпарного аппарата достигала 80,0 кг/м ч,Выход концентрата составил 49,6 мас.%.Получаемый концентрат имел точку размягчения (КЯ) 209 С,30 Концентрат с точкой размягчения 209 Симел следующие другие специфические/3-Смолы, %50Нерастворимый в хинолине компоненты, %Динамическая вязкость в40 зависимости от температурысогласно кривой А на фиг,2Летучие компоненты, % 18,5Зола,% 0,09П р и м е р 2. Исходный смолистый45 материал и методика испытания были такими же, как в примере 1, однако в данномслучае температура термической обработкибыла поднята до 361 С,Удельная пропускная способность достигла 74,3 кг/м ч, Выход составил 33,7мас.% и концентрат имел точку размягчения253 С.Другие специфические свойства былиследующими;Коксовый остаток (алкан), % 86,2Вторичные нерастворимыекомпоненты, % 0,9З-Смолы, % 69Нерастворимый в хинолине компоненты, %Динамическая вязкость взависимости от температурысогласно кривой В на фиг,2Летучие компоненты, о 13,8 Зола, % 0,06 П р и м е р 3, Исходный смолистый материал и методика исследований снова были такими же, как в примере 1, однако температура в данном случае была повышена до 395 С.Удельная пропускная способность достигла 70,8 кг/м ч. Выход составил 27,6 мас. О , концентрат имел точку размягчения 292 С.Другие специфические свойства были следующими;Коксовый остаток алкан). О 90,8 Вторичные нерастворимыекомпоненты, 1,01 /3-Смолы, о 75 Нерастворимые в хинолине компоненты, о 1,95 Динамическая ВязкОсть в зависимости от температуры согласно кривой С на фиг.2Летучие компоненты, 92 Зола, о 0,06 П р и м е р 4. Для повышения производительности фильтрования добавили 4 кизельгура в исходный каменноугольный пек, охарактеризованный в примере 1. В остальном поступали по примеру 1, Производительность фильтрации повысилась на 30%. Дальнейшую обработку осуществляли в тонкослойном испарителе по примеру 1,П р и м е р 5. Для повышения производительности фильтрования добавили Зоуглеродного вспомогательного фильтрующего материала, при это производительность фильтрования повышается на15% по сравнению с примером 1. Вседальнейшие операции осуществляют по примеРУ"5 П р и м е р 6. Для увеличения производительности фильтрования добавили 2 оцемента, при этом производительностьфильтрования повысилась по сравнению спримером 1 на 10 о , Все дальнейшие опера 10 ции осуществляли по примеру 1,Формула изобретенияСпособ получения смолистого пековогоматериала путем перегонки каменноугольного пека, содержащего до 10 мас, твер 15 дых веществ, например золы, угольныхчастиц, не растворимых в хинолине (первыха-смол), и имеющего точку размягчения пометоду Кремера-Сарнова ЫООС, о тл ич а ю щ и й с я тем, что исходный пек20 предварительно смешивают с фильтровальным материалом, например кизельгуром,активированным углем, взятыл в количестве 1 - 10 мас.о , смесь подвергают горячел 1 уфильтрованию с использованием пластин 25 чатого фильтра с отверстиями диаметром50-150 мкм и перегонку проводят в тонкопленочном выпарном аппарате при темпе- .ратуре 300-425 С, давлении10 мбар, сполучением целевого продукта, имеющего30 содержание мезофазы2 мас.%, содержание нерастворимого в толуоле материала ф-смол) 58-78 мас,%, содержание не растворимого в хинолине материала : 2 масточку размягчения по методу Кремера-Сар 35 нова 200-300 С, содсржание летучих компонентов20 мас,% и содержание золы0,06 мас. .1292 90 300 310 32 0 33Фиг. 2 360 360 РЕЯАТО ФфС Составитель Н. Королева Редактор Техред М,МоргейталКорректор М; АндрушенкоЗаказ 2903 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,