Способ получения электродного пека

(9 1111 Ж С 10 С 3/06; С 10,ч 1 1 фйь . ВЧЕМ;чь 1МньАИ 1 ва ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССРЫд 721455, кл, С 10 С 1/00, 1978.2. Патент США Е 4116815, кл. 208-8опублик. 1978.3. Авторское свидетельство СССРУ 6796 14, кл. С 10 С 1/00, 1975,4, Патент СА 1 376387, кп, 20845, опублик. 1973 (прототип).(54) (57) СГ 1 ОСОБ ПОЛУЕН 1 Я ЭЛЕКТРОДНОГО ПЕКА путем обработки исхоцного пека ароматическои фракциеи ри повышенной температуре с получением суспензии, разделения суспензии на жидкую и твердую фазы, отделения от жидкой фазы ароматического дистиллата при повышенной температуре и рециркуляции его на обработку, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества пека и упрощения технологии процесса, в качестве ароматической фракции используют антраценовое масло, обработку исходного пека ведут при 220-280 С и отделео,ние от жидкой фазь ароматического дистиллата проводят путем термообработки при 360-375 С.оИзобретение относйтся к способам получения пека из высокопиролизованного сырья, используемого для пропитки электродных изделий, а также в качестве связующего в производстве анодной массы, конструкционных углеграфитовых материалов и может найти применение в коксохимической промышленности.Качество пропиточцого пека и пека - связующего определяется рядомпоказателей, основными иэ которыхявляются температура размягчения, атакже содержание веществ, нерастворимых в толуое (о-Фракция) и хинолине (с-фракция). Иногда пек оценивают по Ф 2-фракции, являющейся разностью между- Ж -фракциями,В последние годы в смоле значительно повьппается содержание К -фРак ции, что отрицательно сказьваетсяна качестве пека. В соответствии стребованиями потребителя содержаниеМ, -фракции в пропиточном пеке и пеке марок А, Б и В не должно превышать 3,6,8 и 12 вес.7. соответственноПри переработке слолы с содержанием-фракции 3-5 вес.7. получение такихпеков становится невозможным.Известен способ получения электродного нека, который включает обработку углеводородного сырья фенолом для удаления нерастворимых веществ в хинолине - с, -фракцию, отделение ее фильтрованием и обработкуфильтрата водой для осаждения изнего пековой Фракции, Пековую Фракциюзатем отделяют от образовавшегося воднофенольного раствора фильтрованиеми из осадка отгоняют фецол дистилл -цией под вакуумом или с помощью инертного газа, по.пучая при этом пек стемпературой размягчения 120-200 С,повьппенным содержанием к 2 -Фракциии П -фракции в пределах 0,2-1,5 вес.7. 45В процессе разгоцки водцофенольцого раствора для выделения рас.творителя - фенола, получают второй видпека, характеризующийся низкой температурой Размягчения (20-45 С) циз 50ким содержациел Ж -фракции и с -Фракции - в пределах 0,5-1,0 вес,7. 1 .Однако данный способ является громоздким и нетехцологичцым вследствие большого числя операций и использо вания большого количества дефицитного продукта - Фенола (3:8:1 цо весу к пеку), имеющего квалифицированное применение в качестве сырья ряда органических синтезов.Кроме того, оба вида получаемогопека не удовлетворяюттребованиямстандарта и следовательно не могутбыть использованы в качестве элекФтродного связующего.Известен также способ полученияигольчатого кокса из сырья предварительно освобожденного с помощьюрастворителей от нерастворимых веществ путем растворения каменноугольной смолы или пека в смеси ароматического и алиЛатического растворителя при 15-140 С, отделения нерасотворивп.егося остатка и отгонки растворителя, При этом получают продукт,не содержащий веществ, нерастворимыхв хинолице (о-фракция) ь 2.Однако такой пек также не пригоден как электродное связующее из-занизкой температуры размягчения (23 С)и низкого содержания с -фракции(2,6 вес.7).Термическая обработка этого пекас целью повышения значений перечисленных показателей не позволяет получить продукт требуемого качества, поскольку в процессе термообработкиуглеводородного сырья наряду с вторичным образованием-фракции наблюдается интенсивное накопление такженежелательной-фракции,Кроме того, получение пека с таким низким содержанием К, -фракциив процессе обработки исходного сырьясмесью растворителей (2,6 вес.7)свидетельствует о том, что полноерастворение -фракции в этих усло 2виях не достигается, что приводит кпотере ее в процессе ильтрованиявместе с отделяемой о( -фракцией(о 4==п+ сг ) . Известен способ получения пека,основанный ца обработке каменноугольной смолы вначале ароматическим растворителем (соединения ряда бензолаили каменноугольные масла), отделениинерастворимых частиц, затем смешенииочищенной смолы с. парафиновым углеоводородом при 70 С и последующей вакуумной перегонки полученной фракции, В результате получают пек стемпературой размягчения 96 С, вь- Оходом летучих веществ 60,6 вес.7.рсодержанием сс -фракции 25,7 вес,7 иФ -Фракции - 0,37 3, Однако такой способ янчяется громоздким и нетехнологичным из-за использования двухступенчятот о растворения двумя растворителями и применения вакуумной перегонки. Относительно низкое содержание в получаемом пеке а -Фракции при температуреразмягчения 96 С свидетельствует оо,том, что имеют место потери ценнойО(, -фракции в процессе обработки исгходного сырья растворителем.Наиболее близким к изобретениюявляется способ получения электродного пека путем обработки угольныхпеков ароматической нефтяной фракцией(т.кип, 00-300 С) в весовом соотно 0шении 1:1-1;4 с получением суспензиипри 80-110 С, разделения суспензииОфильтрованием при 80-110 С с получением жидкой и твердой фаз, отделения от жидкой фазы ароматическогомасла дистилляцией, рециркуляциейего на обработку и окисления при300-400 С остатка жидкой фазы Я ,При этом достигается количественное удаление нерастворимых веществв хинолине, но не повышается количество ( -смол (соответствующеепримерно а,-фракции по принятому вСССР делению пека на фракции). Таким30образом, в известном способе такжеимеют место потери ценной К-фракции.Целью изобретения является повышение качества электродного пека (посодержанию в нем с(,1-фракции) и упрощение технологии процесса.Поставленная цель достигается способом получения электродного пека путем обработки исходного пека антраценовым маслом при 220-280 С с поОлучением суспензии,разделения суспензии на жидкую и твердую фазы и последующей термической обработкой жидкойфазы при 360-375 С с выделением ароОматического дистиллата и рециркуляции его на обработку. 45 Предлагаемый способ позволяет провести процесс обработки исходного пека избирательно, я именно не затронув М -Фракцию, обеспечить полное 0 растворение и перевод в жидкую фазу О(-фракции, В результате, при последующей термообработке полученной жидкой фазы оказывается возможным существенно повысить содержание в полу- чаемом геке Ж -фракции при незначительном образовании с -фракции и тем самым получить продукт, удовлетво 1196 К 400 г пека добавляют 200 г антраценового масла, что гоответству 1ет массовому соотношеник пека и антря - ценового масла в смеси 1:0,5, 11 олученную смесь нагревают до 250 С при перемешивании, зятем цснтрифугирую г. 4ряющий требованиям стандарта, Кромеэтого, термическая обработка смесипека и растворителя - антраценовогомасла существенно упрощает технологию процесса, поскольку не требуется в этом случае специального узладля регенерации растворителя. Оставшаяся значитепьная часть антраценового масла в результате термохимических процессов превращается в пек (засчет чего увеличивается выход целевого продукта до 40 вес.7). Выделившуюся в процессе термообработки смеси часть антраценового масла в видедистиллата возвращают вновь для растворения пека.Способ осуществляют следующимобразом.В качестве исходного сырья применяют среднетемпературный пек, характеризующийся температурой размягчения, равной 65-75 С. Исходный пексмешивают с растворителем - антраценовым маслом в весовом соотношении1:0,5-1: 1,5. Полученную смесь при перемешивании нагревают до 220-280 С.ОПродолжительность обработки пекаантраценовым маслом составляет 2030 мин, Затем производят отделениенерастворимых примесей путем фильтрования или центрифугирования с последующей термообработкой жидкой фяэы(фильтрата) при 360-375 С в течениеО1-4 ч до получения пеков, характеризующихся требуемой температурой размягчения. Выделяющиеся в процессетермообработки дистилляты возвращают вновь для растворения исходногопека в качестве добавки к исходномуантраценовому маслу.П р и м е р. В качестве исходногосырья используют пек и антраценовоемасло,Характеристика пека - температураОразмягчения 74 С, содержание фракций, вес.7. О 28,2,10,9 3 43,1,28,7, выход летучих веществэ 4,0 вес.7.Характеристика антряценового масла - плотность Э 4 1,112 г/см (при20 С), отгон до 360 С 807, содержание золы 0,3 вес.71081196 Полученный Фильтрат подвергают термообработке при 360 С. Далее, в зави 0симости от времени термообработки получают пеки с различной температурой размягчения, в том числе и пропиточ ный пек с температурой размягчения 60-65, С. В табл. 1 представлена характеристика полученных пеков.В табл. 2 приведены экспериментальные данные, подтверждающие оптималь ность выбранного предела температуры процесса обработки исходного пека антраценовым маслом.Из приведенных данных следует,д что в пределах температур 220-280 С 15 достигается полное избирательное растворение М -фракции и достаточно высокое отделение Ж -фракции.Табл. 3 иллюстрирует влияние соотношения исходного пека и антрацено вого масла на процесс избирательного отделения К 1 -фракции и растворения-фракции. Температуру процесса обработки пека растворителем во всех0 опытах поддерживают равной 250 С. 2 БИз приведенных данных следует, что достаточно полное растворение сС-фракции и удаление нерастворимых веществ из пека (,-фракции) может быть,цостигнуто в случае обработки пека антраценовым маслом при весовом соотношении 1;0,5-1;1,5. Содержание ф -Фракции при этом в фильтрате 0,5- О,Я вес.Я.В табл. 4 приведены данные, показывающие влияние отношения пек растворитель при выделении нерастворимьгх примесей на качество получаемого пека. Обработка пека антраценовым маслом проведена при оптимальнойотемпературе 250 С.Из анализа этих данных следует, что оптимальным соотношением исходТаблица 1 Продолжительность термообработки, ч-мин. Показатели Э-ОО 1-00 71,0 65,0 61,8 35,4 29,2 27,5 24,1 ного пека и антраценового масла при Температура размягчения, С Содержание веществ, вес.Е, нерастворимых в толуоле удалении нерастворимых примесей является 1;0,5. При более низком соотношении происходит неполное растворением -Фракции (см. табл, 3, 1),При термообработке такой смеси требуется более продолжительное время длявторичного образования М -Фракции,в течение которого образуется также и-Фракция. При температуре размягчения 65,3 С содержание М -фракциив конечном продукте ниже, а выходлетучих выше нормы стандарта (см.табл. 5). Более высокое соотношениепека и антраценового масла обеспечивает полное растворение, переходс -фракции в Фильтрат и количествен2ное удаление О -фракции (см,табл.3,и, 3,4 и 5), однако в этом случаезначительно увеличивается продолжительность термообработки для достижения требуемой температуры размягчения пека, что влечет за собой ухудшение его качества за счет увеличения содержания 1 -фракции.Используемое соотношение исходныйпек - антраценовое масло позволяетполучать пеки с большим запасом качества как по содержанию-фракции,так и Ж-фракции,В табл. 5 приведено сопоставление показателей процессов получения электродного пека,Таким образом, предлагаемый способ в сравнении с известным позволяет осуществить процесс удаления из пека веществ, нерастворимых в хинолине (0 - фракцию), с большей степенью избирательности и получать пеки, характеризующиеся широким интервалом температур размягчения (60-65-85-90 С) с низкимОсодержанием в нем Ж-фракции, Кроме того, предлагаемый способ упрощаеттехнологию известного процесса.,Продолжение таГл.Показатели 1-30 2"15 3"00 1-00 Содержание веществвес.7., нерастворимых 4,6 6,5 2,4 2,0 в хинолине Вьвод летучих веществ,вес.7 55,2 61,4 57,6 59,2 53,7 54,6 56,1 Коксовый остаток,вес.7 53,6 Таблица 2 Температура процесса, С 18,7 18, 7 1 1,2 Ос, -фракции Л р и м е ч а н и е Исходное содержание К=фракции в смеси исходного пека и антраценовогЬ масла, взятого в соотношении 1:0,5 по массе, равно 18,8 вес.7. Таблица 3 Содержание 0, -фракции,вес.7, в,исходной смеси фильтрате исходнойсмеси фильтрате 1:0,25 22,5 13,2 8,8 0,3 1:0,5 18,8 18,6 7,3 14, 1 14,6 5,4 0,6 11,3 4 4 11 О 1081196 Т а б л и ц а 4 Соотношение исходный пек:антраценовое масло по массе 11 оказатели 1:1,5 1:0,5 1:0,25 66,0 65,5 64,5 63,0 65,3 28,9 28,5 28,3 2 О,5 22,0 6,8 2,4 59,8 59,2 66,0 59,6 54,4 53,8 54,8 52,2 2-25 2-10 1-30 2-30 Таблица 5 Требования потребителя Показатели 11 ек - связующее ГОСТ10200-73 марки Пропи- точныи А БВ пек Температура размягчения, СЪ 60-65 65-70 67-73 85-90 Содержание, вес,% с(. -фракции Не более Не более Не более:Не более3,0 6 8 121081 196 1 Продолжение табл. 5 Способ получения пека марок Показатели Промьппленный Пропи- Предлагаемыйточный пек В 71,0 85,0 Содержание, вес.7 26-28 25-31 31-32 24,1 27-5 29,2 35,0-фракции 4,6 10,0 ц,-фракции ВыхОд летучих веществ, вес.7. 57,6 55,0 Составитель Е, Горлов Техред 11.Микещ Корректор В.Синицкая Редактор Н. Джуган Заказ 1475/22 филиал ППГХО "Патент", г. Ужгород, ул, Проект ая, 4 Температура размягчения, С 65-70 67-73 89-90 61,8 65,0 8 10 10 12 12 14 2 зО 2 з 4 59-62 57-60 52-56 61,4 59,2 Тираж 489 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб, д,4/5 вв